Парниковый эффект

Впрочем, известные модели лишь приближенно описывают системную совокупность сложнейших физических процес-сов, глобально происходящих в атмосфере и океанах Земли. Причина -- ограниченность наших знаний о подобных процессах. (К сведению -- в средневековой Англии за попытки предсказания погоды сжигали на кострах -- «не лезь в помыслы Бога».) Человечество научилось, с приемлемой для практики точностью, предсказывать погоду для оперативных и тактических временных интервалов прогноза, но для прогноза 10--100-летних климатических изменений -- знаний пока нет. Поэтому на графике Джоунса-Уигли поведение кривых реального и «модельного парникового» изменения температуры выполняют роль «информации для научно-общественного размышления».

Чтобы наглядно проиллюстрировать свои расчеты, Джоунс и Уигли опубликовали карты земных полушарий, где разными цветами отметили области изменения температуры. Анализ этих схематических карт-рисунков для обоих полушарий показывает, что на нашей планете есть только две малых области, где среднегодовое повышение температуры превысило на них 2,5 градуса Цельсия за тот же 130 летний период. Одна область в Канаде. Другая - в Западной Сибири! На фоне обширной области общего западносибирского потепления на 1,5-2 градуса!

Общая «Сибирская» область начинается на севере Гренландии, касается северных частей Шпицбергена и Новой Земли, входит в устье Оби и, расширяясь, включает Западную Сибирь, Среднюю Азию, Афганистан. Канадское «пятнышко» также входит частью в обширную область Аляско-Канадского потепления. Обширные области потепления проявились также в южной части Индийского и в обеих частях Тихого океана. Маленькая область подобного потепления расположена на востоке побережья Земли Уилкса в Антарктиде. Тогда как во всех центральных районах Антарктиды среднегодовая температура понизилась!

Влияние климатической проблемы на примере Европы и США.

Развитие информации 1990 г. по глобальным климатическим процессам проявилось в 1997 г. в статье-беседе со специалистом по глобальной экологии, доктором геолого-минералогических наук, главным научным сотрудником Объединенного института геологии геофизики и минералогии СО РАН А. Н. Дмитриевым -- «На Гольфстриме все спокойно?». И в двух статьях в КП от 14 октября и 5 ноября 1997 г. и в статье в «Калейдоскопе» (М° 12, 97 г.) относительно течения «Эль Ниньо» и глобального «парникового эффекта». Эти четыре статьи и подтверждают, и дополняют результаты 1990 г. А все пять определяют вопрос этого раздела. Но все по порядку. Самое неожиданное и интересное для многих (для политиков, промышленников, экономистов, финансистов) в том, что в некоторых местах Земли специалисты ожидают... похолодания. По имеющейся информации, которую развернуто представил в своей беседе А. Дмитриев, практически прекратило свое существование знаменитое теплое течение Гольфстрим - «грелка» Европы. Этот процесс проявляется как следствие зафиксированной Джоунсом-Уигли к 1990 г. северной области глобального потепления «Гренландия -- Средняя Азия». А это значит, что у многих америко-европейских стран появятся в будущем проблемы с климатом. Среди этих будущих климатических «неудачников» называют Францию, Англию и США.

Но это -- тоже лишь часть климатической проблемы. Другой частью, не менее неожиданной для многих, является эффект тихоокеанского течения «Эль-Ниньо» -- «Младенец Христос». Оно считается аномальным «климатическим явлением» -- событием века, открытым только лишь четверть века назад. Примечательно, что примерно в это же время были открыты (тоже как событие века), причем впервые по отношению к территории всего мира, -- в Антарктиде -- озоновые дыры. Эти дыры только впоследствии были зафиксированы и в других местах планеты, а в июне 1996 г. «они широко почтили своим присутствием» территорию Западной Сибири. С той поры обе эти загадки природы прочно обосновались в Южном полушарии в дополнение к мощному похолоданию на большей части Антарктиды. Но и это -- не все. «По данным американского Национального управления по изучению океана и атмосферы, в течение июня 1997 г. произошло беспрецедентное повышение температуры поверхностных слоев воды в центральной части Тихого океана - на целых 4 градуса по Цельсию. Причина этого удивительного и тревожного Феномена не ясна. Остается одно объяснение -- знаменитое течение Эль-Ниньо, являющееся ответвлением теплого Экваториального течения». Эта загадка природы -- «Эль-Ниньо» -- возникает у берегов Перу со странной 12-летней периодичностью и всегда в канун Рождества, что и вызвало его название. Возникновение, «проделки Младенца» и траектория его движений по акватории Тихого океана пока не могут получить полного научного объяснения из-за аномальности его поведения. Согласно всем последним публикациям СМИ по «Эль-Ниньо», течение возникает у берегов Перу и сопровождается теплыми пассатами на восток (к Индонезии). И начинаются «проделки» младенца на всей акватории Тихого океана, формирующие изменения климата и погоды, совместно с его загадками. Теплые пассаты почему-то вдруг «застревают» где-то на экваторе. Течение же, удерживаемое ветрами у Индонезии, поворачивает... в обратную сторону и обрушивается на Южную Америку. Между прочим, почему - неизвестно. Но в результате в 1997 г. в Индонезии и на островах Тихого Океана жара превзошла предел выносливости старожилов «аборигенов». А в Латинской Америке обычно начинаются тропические ливни. Так, за два месяца в 1997 г. там выпало осадков больше, чем за целый год. Затем, наигравшись, «Младенец» движется в сторону США и «награждает» северо-запад этой страны обильными снегопадами, а теплолюбивых калифорнийцев похолоданием и натиском сильнейшего ветра. Ущерб от «Эль-Ниньо» 1982 г. составил 13 миллиардов долларов и гибель 1500--2000 человек. Исследование феномена «Эль-Ниньо» показывает, что его пагубное влияние на климатические процессы усиливается парниковым эффектом. Управы на «Эль-Ниньо» нет. Знаний о его загадках, сюрпризах, детерминированности поведения тоже нет. Пока возможно только следить за его возникновением и пытаться прогнозировать его поведение. И, как пишет М. Чижиков в своей статье об «Эль-Ниньо» в КП от 5.11.97, - «если тайна «Младенца» не будет вскоре раскрыта, то аномальные козни Бермудского треугольника покажутся детскими забавами по сравнению с проделками гостя, появляющегося на планете перед Рождеством».

Следствия изменений климата

Чтобы стали понятными политико-финансово-экономические и экологические тактические и стратегические последствия, выделим из предыдущего главные выводы.

1. Аномально-необьяснимая обширная область Западно-Сибирского потепления от Гренландии до Пакистана.

2. Эта область, как следствие, превращает Гольфстрим из «грелки» для Западной Европы и климатического стабилизатора для Северной Америки в «холодильник» для этих регионов.

3. Теплое течение Гольфстрима на север ослабляется и возможна его замена на холодное течение с севера.

4. «Эль-Ниньо» формирует второй охлаждающий климатический «удар» по Канаде и США.

5. К этим процессам добавляется процесс движения магнитных полюсов со всей совокупностью солнечно-планетарныx связей и факторов.

6. Модели, которые могли бы объяснить эти климатические процессы, отсутствуют. Модели «парникового эффекта» недостаточно для описания, а, следовательно - для предсказывания дальнейшего развития явлений.

Ученые, политики и т. д. США, Западной Европы и других 160 стран всерьез, особенно после «сюрпризов» 1997 г., озабоченные такой мрачной перспективой, пытаются найти виновников грядущей катастрофы и, если возможно, предотвратить ее. Многие специалисты сошлись на том, что во всем виновата человеческая цивилизация, загрязняющая атмосферу выбросами, мол, это и породило «парниковый эффект». В поддержку такого мнения приводится множество цифр. Вот одна из них. За последние двести лет количество углекислого газа в атмосфере выросло в полтора раза. Для решения спектра климатических проблем на начало декабря 1997 г. запланирована в городе Киото международная конференция на высшем уровне, посвященная этим вопросам. Высший истеблишмент политиков из заявленных 160 стран будет, вероятно, осмысливать тактику и стратегию политики и экономики на фоне грядущих климатических изменений и будет, совместно с учеными мужами, искать пути торможения климатических изменений, вызванных «парниковым эффектом». Впрочем, все это -- только слова. До реальных дел еще очень далеко. Между прочим, предыдущие форумы ничего не дали из-за странной позиции американцев. Так, по сообщению КП от 5.11.1997 г., «позиция американцев вообще изумляет. Недавно из-за их упорства безрезультатно завершилась очередная встреча специалистов по проблеме «парникового эффекта». Представители 142 стран мира так и не смогли решить, насколько надо сокращать выбросы вредных газов в атмосферу. А все из-за того, что американцев не устроили слишком быстрые темпы этого сокращения». А также: «В США о какой-то борьбе не хотят и слышать. Глава корпорации «Форд» Алекс Тротман пообещал наградить каждого, кто развеет «глупый миф» о том, что потепление на планете вызовет таяние льдов в Антарктиде». На этом уровне можно подвести некоторые промежуточные обобщающие итоги. США попадают под двойное климатическое воздействие -- со стороны Тихого и Атлантического океанов. Вероятно, поэтому американцы обходят эту «скользкую тему» и стараются скрыть от общественности информацию.

Поведение американцев нетрудно объяснить. Кто же будет ставить ставку на страну, вкладывать деньги в их экономику, покупать их валюту, если станет известно, что будущее этой супердержавы весьма неопределенно из-за главного, жизнеформирующего внешнего природного воздействия из-за климатического фактора.

Экологическое прогнозирование

В настоящее время обсуждаются различные меры, которые могли бы воспрепятствовать нарастающему "антропогенному перегреву" Земли. Существует предложение извлекать избыток СО2 из воздуха, сжижать и нагнетать в глубоководные слои океана, используя его естественную циркуляцию. Другое предложение заключается в том, чтобы рассеивать в стратосфере мельчайшие капельки серной кислоты и уменьшать тем самым приход солнечной радиации на земную поверхность.

Огромные масштабы антропогенной редукции биосферы уже сейчас дают основание считать, что решение проблемы СО2 должно осуществляться путем "лечения" самой биосферы, т.е. восстановления почвенного и растительного покрова с максимальными запасами органического вещества всюду, где это возможно. Одновременно должен быть усилен поиск, направленный на замену ископаемого топлива другими источниками энергии, в первую очередь экологическими безвредными, не требующими расхода кислорода, шире использовать водную, ветровую энергию, а для дальнейшей перспективы - энергию реакцию вещества и антивещества.

Известно, что не бывает, худа без добра, и вот вышло так, что нынешний промышленный спад в стране оказался полезен - экологически. Уменьшились объемы производства, и, соответственно, уменьшилось количество вредных выбросов в атмосферу городов.

Пути решения проблемы чистого воздуха вполне реальна. Первый - борьба с сокращением растительного покрова Земли, планомерное увеличение в его составе специально подобранных пород, очищающих воздух от вредных примесей. В Институте биохимии растений экспериментально доказано, что многие растения способны усваивать из атмосферы такие вредные для человека компоненты, как алканы и ароматические углеводороды, а также карбонильные соединения, кислоты, спирты, эфирные масла и другие.

Большое место в борьбе с загрязнением атмосферы принадлежит орошению пустынь и организации тут культурного земледелия, созданию мощных лесозащитных полос. Предстоит провести огромную работу по уменьшению и полному прекращению выброса в атмосферу дыма и других продуктов сгорания. Все более неотложными становятся поиски технологии для "беструбных" промышленных предприятий, работающих по замкнутой технологической схеме - с использованием всех отходов производства.

Деятельность человека столь грандиозна по размаху, что уже приобрела глобальный природообразующий масштаб. До сих пор мы по преимуществу искали, как можно больше взять у природы. И поиск в этом направлении будет продолжаться. Но наступает пора столь же целеустремленно поработать и над тем, как отдать природе то, что мы у нее забираем. Нет сомнения, что гений человечества способен решить и эту грандиозную задачу.

Практическая часть.

Парниковый эффект вызывается увеличением содержания в атмосфере углекислого газа, который образуется при сжигании в огромных количествах топлива. Углекислый газ, как стеклянный колпак в парнике, пропускает солнечные лучи, но задерживает идущее от земли тепло. Из-за этого нижние слои атмосферы нагреваются и происходит глобальное потепление климата. Этот эффект усиливают угарный газ, оксиды азота и метан, которые выбрасываются автотранспортом.

1 автомобиль за 1 год выбрасывает в атмосферу: 200 кг угарного газа,

60 кг оксидов азота,

40 кг углеводородов.

Глобальное потепление климата подтверждается смягчением зим и таянием ледников в Арктике, на хребтах Кавказа и других гор.

В ближайшие 100 лет может исчезнуть Гольфстрим, что приведет к необратимым изменениям климата в Северной Атлантике. Причиной этого является таяние льдов. Кроме исчезновения Гольфстрима глобальное потепление может привести к подъему уровня мирового океана на 5 метров: Антарктида тоже стремительно тает.

В среду американские ученые заявили, что в результате глобального потепления может исчезнуть течение Гольфстрим, несущее миллионы миллиардов ватт тепла из тропиков мимо берегов Шотландии в сторону Арктики. По данным газеты The Guardian, уже сейчас сила потоков уменьшилась на 10%. По мнению ученого Майка ШЛЕЗИНГЕРА из группы по изучению климата университета Иллинойса, чтобы остановить Гольфстрим, достаточно повышения температуры всего на 2-2,5 градуса. Вероятность того, что течение исчезнет в течение ближайших 100 лет, превышает 50%, а к 2200 году эта вероятность возрастет до 70%.

Течение, по данным ученых, замедляется из-за таяния гренландских и арктических льдов и большого количества пресной воды, попадающей в Гольфстрим с дождями. По данным исследований, исчезновение Гольфстрима приведет к непредсказуемым изменениям климата в Северной Атлантике. В некоторых ее районах среднегодовая температура может понизиться на 10 градусов, а у атлантического побережья Британии она упадет примерно на 5 градусов.

Люди не могут контролировать содержание паров воды в атмосфере. Но мы производим и выбрасываем в воздух другой парниковый газ, который увеличивает нагревание воздуха -- двуокись углерода СО2.

 Содержание двуокиси углерода в атмосфере в последние годы значительно увеличилось (рис. 1), причем основным фактором, обусловившим это увеличение, являются антропогенные выбросы этого газа вследствие сжигания ископаемого топлива. Величина выброса растет со средней скоростью 2,5% в год. Вдобавок к промышленному выбросу, сжигание лесов и древесины, а также минерализация гумуса пахотных почв вносят значительный вклад в антропогенный поток СО2. Точная оценка факторов сложна, но несомненно, что именно человеческая деятельность приводит к увеличению концентрации двуокиси углерода в атмосфере. Самый большой поставщик СО2 -- США, затем следует Россия и Китай (рис. 2). В таких регионах, как Африка и Южная Америка, выброс СО2 обусловлен главным образом сведением лесов и сжиганием древесного топлива.
        
        
        Рис. 1. Рост содержания диоксида углерода в атмосфере (ppmv -- одна миллионная по объему). Флюктуации отражают сезонные вариации. Низкие летние значения объясняются тем, что СО2 потребляется растениями. Данные собраны в обсерватории Маунт-Лоа на Гавайских островах (данные Института океанографии Скриппса).
        
        
        
     Рис. 2. Мировой выброс углекислоты в результате хозяйственной деятельности в 2004 году.   
        За год за счет сжигания ископаемого топлива и сведения лесов в атмосферу уходит более 1 т углерода на каждого жителя Земли. Основные поставщики СО2 -- развитые страны. На них приходится около 70% всего антропогенного выброса СО2. Большие выбросы в Восточной Европе связаны не только с развитием промышленности, но и с устаревшими технологиями. Так, в бывшем СССР объем производства на душу населения составлял 2/3 европейского, а объем выбросов на душу населения был в два раза выше. Двуокись углерода -- не единственный газ, который приводит к изменениям температуры. Хотя концентрации других газов достаточно низкие, их совокупный эффект может быть значительным. В таблице 1 перечислены основные газы, вносящие свой вклад в парниковый эффект.

Таблица 1.
        
        Основные газы, обусловливающие парниковый эффект

        Примечание: С(2001) -- предполагаемая концентрация в 2001 г.; С (2004) -- концентрация в 2004 г.; С(2030) -- прогнозируемая концентрация в 2030 г.; Р -- среднегодовой прирост концентрации (% в год); V -- вклад в потепление (%); Т- период сохранения газа в атмосфере (лет); ppm -- одна миллионная часть, ppb -- одна миллиардная по объему.

Результаты сравнительного анализа изменчивости содержания СО2 и СН4 в атмосфере полярных регионов (прямые измерения и анализ воздушных включений кернов льда) и данные глобального атмосферного мониторинга показали, что планетарный максимум в распределении этих газов находится не над зоной 60° с. ш., где потребляется свыше 90% ископаемого топлива, а над Арктикой/Субарктикой, где антропогенная активность относительно невелика: между 60° и 70° с. ш. сжигается менее 5% добываемого ископаемого топлива. Это значит, что в северных широтах существует мощный природный источник СО2 и СН4, который обеспечивает существование межполюсного градиента в меридиональном распределении СО2 и СН4: среднее содержание атмосферного СО2 примерно на 3 mатм (около 1% от средней величины) и СН4 на 0.15-0.17 mатм (8-10% от средней величины) над Арктикой выше, чем над Антарктикой (рис. 3).

Рис. 3. Межполюсные градиенты СО2 и СН4.

Содержание углекислоты в оболочках Земли приведено в таблице 2.

Таблица 2.

Содержание углекислоты в оболочках Земли.

Из таблицы видно, что в атмосфере остались, по существу, жалкие остатки СО2. А ведь жизнь растений целиком зависит от фотосинтеза, который без СО2 невозможен. Если освободить всю углекислоту, захороненную в карбонатных отложениях на дне океанов и континентов, то ее содержание в атмосфере повысится в 130 000 раз и парциальное давление углекислого газа станет равным 40 атмосферам, т.е. атмосфера станет, по существу, углекислотной, почти такой же, как на Венере, где давление равно 90 атмосфер, а температура близка к 50000С.

Кроме концентрации газа, большое значение имеют период сохранения его молекул в атмосфере и эффективность взаимодействия с тепловым излучением. Так, например, молекула метана остается в атмосфере около 11 лет и абсорбирует тепловое излучение приблизительно в 15 раз более эффективно, чем молекула СО2. Доля метана в суммарном тепличном эффекте оценивается в 15%, доля фреонов -- от 15 до 20%. Вызывает тревогу увеличение концентрации метана в атмосфере. Она оставалась неизменной почти в течение 1000 лет, а с начала XIX столетия начала расти, и сейчас почти удвоилась (рис. 3). Основные источники выброса метана антропогенного происхождения: животноводство, рисовые поля, добыча угля, а также природные болота.

        
        
        Рис. 3. Увеличение концентрации метана в атмосфере, оцененная по анализу воздуха, сохранившегося в пузырьках в глетчерном льду (ррв -- одна миллиардная часть по объему).

Содержание двуокиси азота также увеличилось в последние годы. Источниками этого вещества могут быть сжигание топлива, азотные удобрения, сведение лесов, сжигание биомассы.

Литература

1. «Беседы о природе, обществе и человеке», издательство «Знание», Москва 1975 г.

2. «В мире науки», № 10, Москва 1990 г.

3. «География», энциклопедия, издательство «Росмэн», Москва 1994 г.

4. «Жизнь в окружающей среде», Т. Миллер, т. 1, Москва 1980 г.

5. «Жизнь в окружающей среде», Т. Миллер, т. 3, Москва 1980 г.

6. «Калейдоскоп», 12(46), Москва 1997 г.

7. «Человек и природа», издательство «Знание», Москва 1980 г.

8. «Экология и будущее», Г. А. Кузнецов, Москва, изд. 1988 г.

9. «Экологические меридианы и параллели», А. Удальцов, Москва, изд. 1981.

Страницы: 1, 2, 3