Изменение климата: причины, модели и проблемы, экологические последствия

Московский государственный  университет им. М. В. Ломоносова

Факультет государственного управления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по экологии на тему:

 

Изменение климата: причины, модели и проблемы, экологические  последствия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

Студентка 402 группы

Блехман Юлия

 

 

 

 

 

 

 

Москва

2012

Содержание

 

Введение                                                                                                                   3

 

Основная часть         

Глава 1. Проблема изменения климата: основная характеристика              4

 

Глава 2. Модели изменения климата      5

 

Глава 3. Основные факторы изменения климата                   6         

3.1. Климатические факторы        6

3.2. Не климатические факторы        7

3.3. Антропогенные факторы        9

3.4. Взаимодействие факторов        10

 

Глава 4. Причины изменений климата       11

 

Глава 5. МГЭИК          13

 

Глава 6. Возможные экологические последствия      15

6.1. Последствия для России       17

 

Глава 7. Смягчение последствий        20

 

Заключение           22

 

Список использованной литературы       23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Проблема изменения климата  сегодня чрезвычайно актуальна. Климат на нашей планете меняется и меняется достаточно быстро, что  не отрицает уже ни один ученый, что  говорить об обывателях. Однако на повестке дня стоят опасения, что к естественному  изменению климата добавилось потепление, вызванное деятельностью человека. Сегодня многих преследует навязчивая мысль о том, что им чаще жарко, чем холодно. Это самовнушение, конечно. Точнее, внушение извне. «Парниковый  эффект, - говорят люди. - Потепление климата. Тают антарктические льды. Надо жить подальше от моря, пока оно не проглотило большой кусок прибрежья. Правда, не совсем ясно - куда прятаться от озоновых дыр? Однако если человеку жарко, то это  не от глобального потепления климата. И если по радио сообщают, что  в текущем году установлен рекорд температуры за такое-то количество лет, так это тоже не от него. Во-первых, температурные аномалии - это еще  не изменение нормы. Во-вторых, «на  глаз» изменение климата не «заметно». Сравнительный опыт фиксирует не изменение климата, а состояния  атмосферы - влажность, осадки, сияние Солнца, скорость ветра, облачность. Или  явления погоды.

 

Изменение климата не означает простое  повышение или понижение температуры. Под устоявшимся термином «глобальное  изменение климата» понимают перестройку  всех геосистем. А потепление рассматривают  лишь как один из аспектов изменений. Данные наблюдений свидетельствуют  о повышении уровня Мирового океана, таянии ледников и вечной мерзлоты, усилении неравномерности выпадения  осадков, изменении режима стока  рек и других глобальных изменениях, связанных с неустойчивостью  климата.

 

Последствия климатических изменений  проявляются уже сейчас, в том  числе в виде увеличения частоты  и интенсивности опасных погодных явлений, распространении инфекционных заболеваний. Они наносят значительный экономический ущерб, угрожают стабильному  существованию экосистем, а также  здоровью и жизни людей. Выводы ученых говорят о том, что продолжающиеся климатические изменения могут  в будущем привести к еще более  опасным последствиям, если человечество не предпримет соответствующих предупредительных  мер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Проблема изменения климата: общая характеристика

Под изменением климата следует  понимать колебания климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, выражающиеся в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Учитываются изменения как средних значений погодных параметров, так и изменения частоты экстремальных погодных явлений. Изучением изменений климата занимается наука палеоклиматология. Причиной изменения климата являются динамические процессы на Земле, внешние воздействия, такие как колебания интенсивности солнечного излучения, и, по одной из версий, с недавних пор, деятельность человека. В последнее время термин «изменение климата» используется как правило (особенно в контексте экологической политики) для обозначения изменения в современном климате.

 

За последние 10 000 лет средняя  температура на планете оставалась достаточно стабильной, варьируясь меньше чем на 1°C и тем самым позволяя человеческой цивилизации достичь  наиболее оптимального на сегодняшний  день показателя 15°C. Однако абсолютный успех нашей цивилизации может  разрушительно влиять на климат, который  до сегодняшнего дня был исключительно  полезным для нас.

«Одеяло» парниковых газов в  тропосфере, составляющее менее одного процента всей атмосферы, выполняет  жизненно важную функцию регулирования  климата на планете. Солнечная энергия  попадает на Землю в форме видимого света, нагревая при этом ее поверхность. Так как температура Земли  намного ниже, чем температура  Солнца, Земля выделяет эту энергию  обратно в космос в форме инфракрасной или тепловой радиации. Парниковые газы блокируют проникновение инфракрасной радиации непосредственно в космос. В результате этого возникает  «природный парниковый эффект», который  удерживает на планете температуру  на 30°C выше, чем она была бы без  возникновения данного эффекта, что, как нам известно, существенно  влияет на жизнь в целом.

Проблема, с которой мы сталкиваемся сегодня, заключается в том, что  с начала индустриальной революции  в течение 250 лет наши выбросы  парниковых газов в атмосферу  уменьшают этот покров с беспрецедентной  скоростью. Это стало причиной наиболее резкого за последние 650 000 лет изменения  состава атмосферы. Несмотря на предпринимаемые  нами значительные усилия по снижению выбросов парниковых газов, в течение  последующих десятилетий и впоследствии потепление всемирного климата будет  проходить с большой скоростью.

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Модели изменения  климата

 

Температура и дождь, наводнения и  штормы, засуха и холодные периоды  до определенной степени обуславливают  нашу жизнь. Нам хотелось бы знать, как мы меняем климат Земли, но не можем моделировать этого процесса в лабораторных условиях, так как система Земли слишком сложна. Правительства и граждане просят специалистов-климатологов дать оценку климату, который будет через 50 или 100 лет.

 

Модель климата составляется при использовании компьютерной версии системы Земли, которая представляет собой физические законы и химические взаимодействия на Земле, возможно близкие к действительности. Сюда же подключаются подсистемы этой системы, образуемые по результатам лабораторных исследований и измерений в природных условиях.

Глобальная модель составляется из данных результатов нескольких моделей, изучающих различные части системы  Земли (такие как круговорот углерода или атмосферная химия) и при  помощи компьютера, если это возможно, модели объединяются. Функциональные возможности моделей проверяются, сопоставляя моделирование климата  прошлого времени с проверенными данными настоящего.

 

 

 

 

Глава 3. Основные факторы изменения климата

 

Изменения климата обусловлены  переменами в земной атмосфере, процессами, происходящими в других частях Земли, таких как океаны, ледники, а также эффектами, сопутствующими деятельности человека. Внешние процессы, формирующие климат, — это изменения солнечной радиации и орбиты Земли. А также:

• изменение размеров и взаимного расположения материков и океанов,
• изменение светимости солнца,
• изменения параметров орбиты Земли,
• изменение прозрачности атмосферы и ее состава в результате изменений вулканической активности Земли,
• изменение концентрации парниковых газов (СО₂ и CH₄) в атмосфере,
• изменение отражательной способности поверхности Земли (альбедо),
• изменение количества тепла, имеющегося в глубинах океана.

 

 

3.1 Климатические  факторы

Погода — это ежедневное состояние  атмосферы. Погода является хаотичной  нелинейной динамической системой. Климат — это усредненное состояние  погоды и он предсказуем. Климат включает в себя такие показатели, как средняя  температура, количество осадков, количество солнечных дней и другие переменные, которые могут быть измерены в  каком-либо определенном месте. Однако на Земле происходят и такие процессы, которые могут оказывать влияние  на климат.

Оледенения

Ледники признаны одними из самых чувствительных показателей изменения климата. Они существенно увеличиваются в размерах во время охлаждения климата (т. н. «малые ледниковые периоды») и уменьшаются во время потепления климата. Ледники растут и тают из-за природных изменений и под влиянием внешних воздействий. В прошлом веке ледники не были способны регенерировать достаточно льда в течение зим, чтобы восстановить потери льда во время летних месяцев.

Самые значительные климатические  процессы за последние несколько  миллионов лет — это циклы  текущего ледникового периода, обусловленные изменениями орбиты Земли. Изменение состояния континентальных льдов и колебания уровня моря в пределах 130 метров являются в большинстве регионов ключевыми следствиями изменения климата.

 

Изменчивость мирового океана 

В масштабе десятилетий климатические  изменения могут быть результатом  взаимодействия атмосферы и мирового океана. Многие флуктуации климата,  происходят отчасти благодаря возможности  мирового океана аккумулировать тепловую энергию и перемещению этой энергии  в различные части океана. В  более длительном масштабе в океанах  происходит циркуляция, которая играет ключевую роль в перераспределении тепла и может значительно влиять на климат.

Климатическая память

В более общем аспекте изменчивость климатической системы является формой гистерезиса, т. е. это значит, что настоящее состояние климата является не только следствием влияния определенных факторов, но также и всей историей его состояния. Например, за десять лет засухи озера частично высыхают, растения погибают, и площадь пустынь увеличивается. Эти условия вызывают, в свою очередь, менее обильные дожди в последующие за засухой годы. Т. о. изменение климата является саморегулирующимся процессом, поскольку окружающая среда реагирует определенным образом на внешние воздействия, и, изменяясь, сама способна воздействовать на климат.

3.2 Не климатические факторы

Парниковые газы

Принято считать, что парниковые газы являются главной причиной глобального  потепления. Парниковые газы имеют  также значение для понимания  климатической истории Земли. Согласно исследованиям, парниковый эффект, возникающий  в результате нагревания атмосферы  тепловой энергией, удерживаемой парниковыми  газами, является ключевым процессом, регулирующим температуру Земли.

В течение последних 600 млн лет  концентрация диоксида углерода в атмосфере  варьировались от 200 до более чем 5 000 чнм из-за воздействия геологических  и биологических процессов. Однако в 1999 году ученые показали, что на протяжении последних десятков миллионов лет  нет строгой корреляции между  концентрацией парниковых газов  и изменением климата и что  более важная роль принадлежит тектоническому движению литосферных плит. Есть несколько  примеров быстрых изменений концентрации парниковых газов в земной атмосфере, имеющих строгую корреляцию с  сильным потеплением, среди которых  термальный максимум палеоцена —  эоцена, вымирание видов перми  — триаса и конец варяжской  «Земли — снежка» (snowball earth event).

Растущий уровень диоксида углерода считается главной причиной глобального  потепления, начиная с 1950 года.

Имеется скептическое отношение к  геоинженерным методам изъятия  углекислоты из атмосферы, в частности, к предложениям хоронить углекислый газ в тектонических трещинах или закачивать его в породы на океанском дне: изъятие 50 миллионных долей газа по этой технологии будет стоить, по меньшей мере, 20 триллионов долларов, что в два раза больше национального долга США.

Тектоника литосферных  плит

На протяжении длительных отрезков времени тектонические движения плит перемещают континенты, формируют океаны, создают и разрушают горные хребты, т. е. создают поверхность, на которой существует климат. Недавние исследования показывают, что тектонические движения усугубили условия последнего ледникового периода: около 3 млн лет назад северо- и южноамериканская плиты столкнулись, образовав Панамский перешеек и закрыв пути для прямого смешивания вод Атлантического и Тихого океанов.

 

Солнечное излучение

 

Солнце является основным источником тепла в климатической системе. Солнечная энергия, превращённая на поверхности Земли в тепло, является неотъемлемой составляющей, формирующей земной климат. Если рассматривать длительный период времени, то в этих рамках Солнце становится ярче и выделяет больше энергии, так как развивается согласно главной последовательности. Это медленное развитие влияет и на земную атмосферу. Считается, что на ранних этапах истории Земли Солнце было слишком холодным для того, чтобы вода на поверхности Земли была жидкой, что привело к т. н. «парадоксу слабого молодого Солнца».

Изменения орбиты

По своему влиянию на климат изменения  земной орбиты сходны с колебаниями  солнечной активности, поскольку  небольшие отклонения в положении  орбиты приводят к перераспределению  солнечного излучения на поверхности  Земли.

Вулканизм

Одно сильное извержение вулкана  способно повлиять на климат, вызвав похолодание  длительностью несколько лет. Гигантские извержения, формирующие крупнейшие магматические провинции, случаются всего несколько раз в сто миллионов лет, но они влияют на климат в течение миллионов лет и являются причиной вымирания видов. Первоначально предполагалось, что причиной похолодания является выброшенная в атмосферу вулканическая пыль, поскольку она препятствует достигнуть поверхности Земли солнечному излучению. Однако измерения показывают, что большая часть пыли оседает на поверхности Земли в течение шести месяцев.

 

3.3 Антропогенные  факторы 

Антропогенные факторы включают в  себя деятельность человека, которая  изменяет окружающую среду и влияет на климат. В некоторых случаях  причинно-следственная связь прямая и недвусмысленная, как, например, при  влиянии орошения на температуру  и влажность, в других случаях  эта связь менее очевидна.

Главными проблемами сегодня являются: растущая из-за сжигания топлива концентрация СО₂ в атмосфере, аэрозоли в атмосфере, влияющие на её охлаждение, и цементная промышленность. Другие факторы, такие как землепользование, уменьшение озонового слоя, животноводство и вырубка лесов, также влияют на климат.

Сжигание топлива

Начав расти во время промышленной революции в 1850-х годах и постепенно ускоряясь, потребление человечеством топлива привело к тому, что концентрация СО₂ в атмосфере возросла с ~280 чнм до 380 чнм. При таком росте спроецированная на конец 21-го века концентрация будет составлять более 560 чнм. Известно, что сейчас уровень СО₂ в атмосфере выше, чем когда-либо за последние 750 000 лет. Вместе с увеличивающейся концентрацией метана эти изменения предвещают рост температуры на 1.4-5.6°С в промежутке между 1990 и 2040 годами.

Аэрозоли

Считается, что антропогенные аэрозоли, особенно сульфаты, выбрасываемые при  сжигании топлива, влияют на охлаждение атмосферы. Полагают, что это свойство является причиной относительного «плато»  на графике температур в середине XX века.

Цементная промышленность

Производство цемента является интенсивным источником выбросов СО₂. Поэтому производство и потребление цемента изменяет только локальные концентрации СО₂ в атмосфере, не изменяя среднее значение.

Землепользование

Существенное влияние на климат оказывает землепользование. Орошение, вырубка лесов и сельское хозяйство  коренным образом меняют окружающую среду. Например, на орошаемой территории изменяется водный баланс. Землепользование может изменить альбедо отдельно взятой территории, поскольку изменяет свойства подстилающей поверхности  и тем самым количество поглощаемого солнечного излучения. Например, есть причины предполагать, что климат Греции и других средиземноморских стран поменялся из-за масштабной вырубки лесов между 700 лет до н. э. и началом н. э. (древесина использовалась для строительства, кораблестроения и в качестве топлива), став более жарким и сухим, а те виды деревьев, которые использовались в кораблестроении, не растут больше на этой территории.

Скотоводство

Согласно отчету ООН «Длинная тень скотоводства» от 2006 года скот является причиной 18% выбросов парниковых газов  в мире. Это включает в себя и  изменения в землепользовании, т. е. вырубку леса под пастбища. В  тропических лесах Амазонки 70% вырубки  лесов производится под пастбища, что послужило основной причиной, почему Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (англ. Food and Agriculture Organization, FAO) в сельскохозяйственном отчёте за 2006 год включила землепользование в сферу влияния скотоводства. В дополнение к выбросам СО₂, скотоводство является причиной выброса 65% оксида азота и 37% метана, имеющих антропогенное происхождение.

3.4 Взаимодействие факторов

Влияние на климат всех факторов, как  естественных, так и антропогенных, выражается единой величиной – радиационным прогревом атмосферы в Вт/м².

Извержения вулканов, оледенения, дрейф континентов и смещение полюсов Земли – мощные природные  процессы, влияющие на климат Земли. В  масштабе нескольких лет вулканы  могут играть главную роль. В результате извержения вулкана Пинатубо в 1991 года на Филиппинах на высоту 35 км было заброшено столько пепла, что средний уровень солнечной радиации снизился на 2,5 Вт/м². Однако эти изменения не являются долгосрочными, частицы относительно быстро оседают вниз. В масштабе тысячелетий определяющим климат процессом будет, вероятно, медленное движение от одного ледникового периода к следующему.

В масштабе нескольких столетий на 2005 год по сравнению с 1750 годом имеется  комбинация разнонаправленных факторов, каждый из которых значительно слабее, чем результат роста концентрации в атмосфере парниковых газов, оцениваемый  как прогрев на 2,4–3,0 Вт/м². Влияние человека составляет менее 1% от общего радиационного баланса, а антропогенное усиление естественного парникового эффекта – примерно 2%, с 33 до 33,7 град С. Таким образом, средняя температура воздуха у поверхности Земли увеличилась с доиндустриальной эпохи (примерно с 1750 года) на 0,7 °С{

 

 

 

 

 

 

 

Глава 4. Причины изменений климата

Парниковый эффект

Наблюдаемые изменения в климатической  системе Земли ученые связывают  с аномальным ростом концентрации в  атмосфере так называемых «парниковых  газов» (углекислый газ, метан, закись азота и др.). Эти газы задерживают инфракрасное излучение, которое испускает земная поверхность, создавая тем самым «парниковый эффект». Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас.

 

Схема парникового эффекта

Источники: Okanagan university college in Canada, Department of geography; University of Oxford, school of geography; United States Environmental Protection Agency (EPA), Washington 1995; Climate Change 1995, IPCC Report.

 

Масштабность проблемы «искусственных»  выбросов вызвана тем, что в перспективе  Земля должна освободиться от количества энергии, получаемого от Солнца. Так как более тонкий слой парниковых газов способствует снижению потерь энергии на Земле, климатическая система должна каким-либо образом приспособиться к восстановлению баланса между получаемой и выходной энергией. Результат этого известен под названием «усиленный парниковый эффект».

 

Климат приспосабливается к  более тонкому слою парниковых газов  через «глобальное потепление»  поверхности Земли и нижних слоев  атмосферы. Это повышение температуры сопровождается другими изменениями, например, в облачном покрове и ветровых режимах. Некоторые из этих изменений могут в дальнейшем усилить потепление (положительная обратная связь), а другие — противодействовать ему (отрицательная обратная связь). Разнообразие указанных взаимодействий затрудняет попытки специалистов в точности определить степень изменения климата в последующие десятилетия.

 

Выбросы парниковых газов

Ископаемые виды топлива, образовавшиеся из останков давно умерших растений и животных, являются единственным наибольшим источником антропогенных  выбросов парниковых газов. Сжигание угля, нефти и природного газа каждый год освобождает миллиарды тонн углерода, которые в противоположном случае остались бы скрытыми в земной коре. Это также касается большого количества метана и закиси азота. Количество выбросов закиси азота увеличивается при вырубке деревьев и отсутствии новых насаждений.

Кроме того, одним из основных источников выделяемого метана являются огромные стада крупного рогатого скота, а  также заливные рисовые поля и  свалки. Закись азота является результатом использования удобрений. Такие стойкие газы, как фреоны, гидрофторуглероды и перфторуглероды, используемые для разработки механизмов кондиционирования воздуха и охлаждения, являются результатом промышленной деятельности и со временем поступают в атмосферу. Большинство из этих видов деятельности, порождающих выбросы парниковых газов, на сегодняшний день представляют собой важную часть мировой экономики и являются неотъемлемым атрибутом современной жизни.