Изменение глобального климата - роль антропогенного воздействия
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Географический факультет
Кафедра общего землеведения и гидрометеорологии
Специальность «География»
Направление «Гидрометеорология»
Изменение глобального климата – роль антропогенного воздействия
(Курсовая работа)
Студента 1-го курса
Буко И. Ю.
Научный руководитель
доцент Гледко Ю. А.
Оценка________________
Дата защиты___________
Подпись научного
руководителя__________
Минск
2011
ВВЕДЕНИЕ
Данная работа посвящена изучению изменения современного климата, а также роли антропогенных факторов в процессе глобального потепления.
Изменение климата – одна из глобальных экологических проблем. Вопрос о механизме изменений климата приобретает в настоящее время большое практическое значение, которое он еще недавно не имел. Установлено, что хозяйственная деятельность человека начала оказывать влияние на глобальные климатические условия, причем это влияние быстро возрастает. Поэтому возникает необходимость в разработке методов прогноза изменений климата для того, чтобы предотвратить опасное для человека ухудшение природных условий. Особую тревогу вызывает прогрессирующее увеличение содержания в атмосфере углекислого газа, метана, закиси азота, озона и фторхлоруглеводородов, которые создают парниковый эффект.
Данная курсовая работа ставит своей целью изучение изменения глобального климата под воздействием антропогенных факторов.
Для достижения цели потребовалось решить следующие задачи:
- определить климатообразующие факторы;
- установить естественные и антропогенные факторы изменения климата;
- изучить глобальные и региональные особенности изменения климата;
- рассмотреть последствия возможных изменений климата и экстремальных климатических явлений;
- разработать меры по уменьшению антропогенного воздействия на климат.
Для написания курсовой работы
будет использоваться
Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованных источников.
ГЛАВА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КЛИМАТА, КЛИМАТООБРАЗУЮЩИЕ ФАКТОРЫ
Климат – многолетний режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, её преобразованием в деятельном слое земной поверхности и связанной с ними циркуляцией атмосферы и океанов [1].
Климат традиционно определяется как описание атмосферных переменных, таких как температура, атмосферные осадки и ветер. Таким образом, климат можно рассматривать как обобщение погоды. Это подразумевает, что описание климата определенного региона должно включать в себя анализ средних условий, сезонного цикла, вероятности экстремальных событий, таких как суровые заморозки, ураганы и т.д. Согласно определению Международной Метеорологической Организации (ММО), 30 лет - это классический период, статистика за который используется для определения климата. Этот период хорошо подходит для изучения последних десятилетий, поскольку для того чтобы провести анализ за 30 лет нужно не такое уж большое количество данных, но при этом велика вероятность того, что практически все типы погоды характерные для данного региона будут представлены.
Тем не менее, если мы анализируем более отдаленное прошлое, например период последнего оледенения произошедшего 20000 лет назад, климатологи часто бывают заинтересованы в получении характеристик различных переменных на больших временных масштабах. В результате 30-летний период, предложенный ММО, должен рассматриваться больше как рекомендуемый, но не как жестко зафиксированный для всех случаев. Определение климата как типичных условий в регионе на протяжении нескольких десятилетий не отменяет того факта, что климат может быстро меняться. Тем не менее, довольно большие временные интервалы необходимы для того, чтобы заметить разницу в климате между двумя периодами. В большинстве случаев, чем меньше разница между двумя периодами, тем больший временной интервал нужен для того, чтобы с уверенностью идентифицировать любые расхождения в климате между ними. Также должны помнить, что состояние атмосферы, использованное в нашем определении климата, подвержено влиянию различных процессов включающих не только саму атмосферу, но и океан, морской лед, растительный покров и так далее. Таким образом, климат все больше определяется учеными в более широком смысле, как статистическое описание климатической системы. Она включает в себя пять основных компонентов: атмосферу (газовая оболочка, окружающая Землю), гидросферу (вода в жидком состоянии, например океан, озера, грунтовые воды), криосферу (вода в твердом состоянии, например морской лед, ледники), поверхность земли и биосферу (все живые организмы), а также все взаимодействия между ними.
Климатические условия
играют важную роль в жизни людей.
Общепризнано существование более
десятка климатообразующих факт
Рис 1. 1. Основные климатообразующие факторы [9]
Было проанализировано воздействие этих факторов на радиационный баланс в пределах десятилетия и последнего столетия.
Одним из важнейших факторов, влияющих на климат планет, является солнечное излучение, падающее на планету. Солнечное излучение, падающее на планету, частично отражается в космическое пространство, частично поглощается. Поглощенная энергия нагревает поверхность планеты.
Солнечная радиация - это солнечное излучение. Уровень солнечной радиации измеряется на 1 м2 земной поверхности в единицу времени (МДж/м2). Ее распределение зависит от широты местности, которой обусловлен угол падения солнечных лучей, и продолжительности дня, что в свою очередь влияет на продолжительность и интенсивность солнечного сияния, показатели суммарной солнечной радиации и среднюю температуру воздуха за год.
Около 20% солнечной радиации, поступающей на Землю, отражается атмосферой. Остальная ее часть достигает земной поверхности - это прямая солнечная радиация. Часть радиации поглощается и рассеивается каплями воды, льда, частицами пыли, облаками. Такая радиация называется рассеянной. Прямая и рассеянная составляют суммарную. Часть радиации отражается от поверхности Земли - это отраженная радиация.
Движения воздушных масс. Воздушная масса - большой объем воздуха в тропосфере, обладающий характерными свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью). Образование различных типов воздушных масс происходит в результате неравномерного нагревания земной поверхности. Вся система движения воздуха называется атмосферной циркуляцией.
Между воздушными массами располагаются переходные области шириной в несколько десятков километров. Эти области называются атмосферными фронтами. Атмосферные фронты находятся в постоянном движении. При этом происходит изменение погоды, смена воздушных масс. Фронты делятся на теплые и холодные.
Теплый фронт образуется, когда теплый воздух наступает на холодный и оттесняет его. Холодный фронт образуется, когда холодный воздух перемещается в сторону теплого и оттесняет его.
Теплый фронт приносит потепление, осадки. Холодный фронт приносит похолодание и прояснение. С атмосферными фронтами связано развитие циклонов и антициклонов.
Исключительно важным фактором, влияющим на климат планет, является наличие или отсутствие атмосферы. Атмосфера планеты влияет на тепловой режим планеты. Плотная атмосфера планеты влияет на климат несколькими путями:
а) парниковый эффект увеличивает температуру поверхности;
б) атмосфера сглаживает суточные колебания температуры;
в) движение воздушных масс (циркуляция атмосферы) сглаживает разность температур между экватором и полюсом.
При рассмотрении вековой изменчивости климата оказалось, что именно накопление парниковых газов в атмосфере определило произошедшее повышение среднеглобальной температуры на 0.5°C. Однако объяснение нынешних и будущих изменений климата только антропогенным фактором покоится на весьма шатком фундаменте, хотя его роль со временем, безусловно, возрастает.
Парниковый эффект - это повышение температуры поверхности планеты и нижних слоев атмосферы планеты из-за того, что атмосфера пропускает солнечное излучение и задерживает тепловое излучение планеты. Тепловое излучение планеты задерживается (поглощается) сложными молекулами, например углекислым газом СО2, водой Н2О и другими (атмосфера прозрачна для солнечного излучения и непрозрачна для теплового излучения планеты).
Подстилающая земная поверхность влияет на распределение солнечной радиации, движение воздушных масс. Лес, например, уменьшает суточную амплитуду температур почвы и, значит, окружающего воздуха. Снег уменьшает потери тепла почвой, но он отражает значительное количество солнечных лучей, и Земля, поэтому, нагревается слабо [7].
ГЛАВА 2. ЕСТЕСТВЕННЫЕ ФАКТОРЫ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА
Естественные факторы
изменения климата включают смещения
орбиты и угла наклона Земли (относительного
положения ее оси), изменения солнечной
активности, вулканические извержения
и изменения распределении
Солнечный цикл и орбита Земли. Конечным источником энергии, который приводит действие климатическую систему, является солнечная радиация. Известно, что ее интенсивность меняется определенных, относительно небольших пределах. Хотя данные прямых измерений интенсивности солнечного излучения имеются лишь за последние приблизительно 25 лет, косвенное свидетельство, такое, как активность солнечных пятен, давно использовалось для оценки изменений солнечной радиации.
Помимо меняющихся потоков энергии Солнца Земля получает различные объемы солнечной радиации, в зависимости от ее движения по эллиптической орбите и соответствующего изменения ее расстояния до Солнца. В течение последнего приблизительно миллиона лет ледниковые и межледниковые периоды менялись в зависимости от колебаний орбиты Земли. Меньшие орбитальные колебания наблюдались течение последних 10 000 лет — периода, когда климат был относительно стабильным. Для того, чтобы климат продолжал оставаться стабильным, солнечная энергия, достигающая поверхности Земли, должна уравновешиваться уходящей радиацией. Любое изменение приходящей солнечной радиации может вызвать глубокие изменения в погоде и климате Земли. Распределение энергии в пределах атмосферы и его воздействие на климат зависят от таких факторов, как альбедо, облака, аэрозоли и газы, так же, как и энергия, излучаемая обратно в космическое пространство от поверхности Земли (рис. 2. 1)
Рис. 2. 1. Солнечная радиация и радиационный баланс [12]
Некоторые из этих факторов являются результатом деятельности человека или испытывают воздействие этой деятельности.
Вулканические извержения. В результате выбросов после вулканических извержений в атмосферу попадают значительные объемы частиц и газов. Эти частицы переносятся тропосферными и стратосферными ветрами над обширными районами земного шара и не пропускают часть приходящей солнечной радиации. Любое изменение приходящей солнечной радиации неизбежно вызывает изменение регулярности, режима и места восходящих и нисходящих воздушных потоков, а также преобладающего климата, в том числе температуры. Однако эти изменения не являются долгосрочными.
Помимо изменений в температурном режиме вулканические выбросы уничтожают также стратосферный озон. Например, следствие извержения в Мексике в 1982 г. вулкана Эль-Чичон в последующие три-четыре года было уничтожено порядка 10 % озона. В 1991 г. извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах вызвало уменьшение озона на 15 %в течение нескольких лет, и считается, что оно явилось причиной увеличения размера озоновой дыры над Антарктикой [5].
ГЛАВА 3. ИЗМЕНЕНИЯ ГАЗОВОГО И АЭРОЗОЛЬНОГО СОСТАВА – РОЛЬ АНТРОПОГЕННОГО ФАКТОРА
3. 1. Источники парниковых газов в атмосфере, парниковый эффект
Антропогенные эмиссии климатически активных веществ – парниковых газов и некоторых аэрозолей – прямо влияют на их содержание в атмосфере и на её способность отражать, пропускать и поглощать лучистую энергию.
Особое значение имеют такие парниковые газы: диоксид углерода, метан, закись азота, тропосферный озон, гексафторид серы и некоторые галоидозамещённые углеводороды. В последних атомы водорода частично или полностью замещены атомами фтора, хлора, брома или йода. Приоритетными незапрещёнными международными соглашениями являются частично фторированные углеводороды и полностью фторированные углеводороды – тетерафторметан и гексафторметан [1].
Использование других галоидозамещённых
углеводородов, обладающих существенным
потенциалом в плане
Антропогенные эмиссии углекислого газа отчасти регулируются в рамках Киотского протокола (1997 г.) к Рамочной конвенции ООН об изменении климата – РКИК (1992 г.) [1].
Прямые антропогенные эмиссии озона в атмосферу практически отсутствуют. В атмосферу поступают его химические предшественники – оксиды азота и ЛОС – летучие органические соединения. Их антропогенные эмиссии ограничиваются условиями широкого международного регионального соглашения. Была разработана и заключена в 1979 году «Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния». В неё вошли европейские страны, Турция, США, Канада. В рамках этой конвенции был заключён ряд протоколов о мерах по ограничению выбросов определённых веществ в атмосферу. В 1999 году всесторонний «Протокол о борьбе с подкислением, эвтрофикацией и приземным озоном» был принят странами-участницами Конвенции. Большинству из стран-участниц были установлены максимальные значения по ежегодным эмиссиям оксидов серы и азота [1].
Антропогенные эмиссии метана и закиси азота пока международными соглашениями не регулируются.
Ниже приводятся источники и стоки парниковых газов.
Источники диоксида углерода:
- сжигание ископаемого топлива (газообразного, жидкого и твёрдого);
- производство цемента, в ходе которого при обжиге сырья выделяется углекислый газ;
- сжигание попутного и технологического газа в факелах;
- изменение типа и способов землепользования;
- антропогенные лесные пожары.
Среднегодовое значение суммарной эмиссии диоксида углерода составляет 31000 Мт * год-1 .
Источники поступления метана в атмосферу:
- добыча, переработка и транспортировка нефти и газа;
- мусорные свалки;
- переработка мусора;
- процессы ферментации пищи в организме жвачных животных;
- заболоченные территории;
- термиты;
- океан;
- скопление гидратированных форм метана.
Общая глобальная эмиссия метана 610 Мт * год-1, сток 580 Мт * год-1, а ежегодное накопление метана атмосферой равно 20 Мт * год-1.
Источники поступления закиси азота:
- океан;
- окисление аммиака в атмосфере;
- влажные леса;
- сухие саванны;
- леса;
- луга;
- процессы нитрификации и денитрификации, происходящие на с/х. землях;
- сжигание биомассы;
- промышленные источники;
- пастбищное скотоводство.
Общий объём глобальной эмиссии диоксида азота составляет 27, 8 Мт * год-1 [1].
На рис. 3. 1 графически представлены глобальные годовые эмиссии основных парниковых газов в атмосферу (рис. 3. 1).
Рис. 3. 1. Глобальные годовые эмиссии углекислого газа, метана и диоксида азота [7]
Парниковый эффект – повышение температуры нижних слоёв атмосферы по сравнению с эффективной температурой, т. е. эффективной температурой теплового излучения планеты, которое наблюдается из космоса.
Механизм парникового и его роль в биосферных процессах.
Последние полвека наблюдается
тенденция усиления парникового
эффекта, имеющая общепланетарный
характер. По мнению многих ученых -климатологов
и экологов, с этим явлением связаны
глобальные климатические изменения антроп
Усиление парникового
эффекта в индустриальную эпоху
связано в первую очередь с
возрастанием содержания в атмосфере
техногенного диоксида углерода за счет
сжигания ископаемых видов органического
топлива предприятиями
В 1988 г. в Торонто состоялась первая Международная конференция по проблеме антропогенного изменения климата. Ученые пришли к выводу, что последствия усиления парникового эффекта из-за роста содержания в атмосфере углекислого газа уступают лишь последствиям мировой ядерной войны. Тогда же при Организации Объединенных Наций была образована Межправительственная группа экспертов по проблемам изменения климата - МГЭИК (IPCC-Intergovernmental Panel on Climate Change), которая занялась всесторонним изучением влияния повышения приземной температуры из-за усиления парникового эффекта на климат, экосистему Мирового океана, биосферу в целом, в том числе на жизнь и здоровье населения планеты (рис. 3. 2) [6].
Рис. 3. 2. Роль парниковых газов в парниковом эффекте [7]
3. 2. Аэрозольное загрязнение атмосферы и климат
Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб.км. пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей.
Основными источниками
искусственных аэрозольных
Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.
Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС.
Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. м3. условного оксида углерода и более 150 т. пыли.
Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.
К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.
Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана [3].
ГЛАВА 4. ГЛОБАЛЬНЫЕ И РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИММАТА
4. 1. Изменение глобальной температуры
Одним из наиболее убедительных аргументов в отношении изменения климата является тот факт, что столь большое количество независимо проведенных наблюдений подтверждает, что за последний век общее повышение температуры поверхности составило 0, 6°С. Со времени промышленной революции ускоренными темпами продолжалось увеличение содержания в атмосфере двуокиси углерода.
Возрастают как максимальные, так и минимальные среднесуточные температуры, однако минимальные температуры возрастают более быстрыми темпами по сравнению с максимальными. Измерения температуры на поверхности Земли, а также измерения при помощи радиозондов и спутников показывают, что тропосфера и поверхность Земли стали более теплыми и что происходит охлаждение стратосферы.

- Изменение государственного строя России в феврале – сентябре 1917 года
- Изменение договора простого товарищества
- Изменение, дополнение и отзыв таможенной декларации
- Изменение дохода национального производства, национального дохода и уровня цен
- Изменение женских репродуктивных органов в разные возрастные периоды
- Изменение законодательства в период Великой Отечественной войны
- Изменение значения фразового глагола и отражение этого изменения в словарях разных типов. (На примере глагола to break)
- Изменение активности оксидоредуктаз в процессе ремедиации почв, загрязненных опасными ксенобиотиками
- Изменение в государственном строе в годы ВОВ
- Изменение взглядов на воспитание ребенка в России (X-XVIII вв.)
- Изменение вида ИУ
- Изменение в ООО «Уютный дом»»
- Изменение в организме при беге на 3000 метров
- Изменение геополитической и военно-политической обстановки на постсоветском пространстве