Реферат: Климат

Введение

Вопрособ изменениях климата привлекал внимание многих исследователей, работы которыхбыли посвящены главным образом сбору и изучению данных о климатических условияхразличных эпох. Исследования этого направления содержат обширные материалы оклиматах прошлого.

Меньшерезультатов было получено при изучении причин изменений климата, хотя этипричины уже давно интересовали специалистов, работающих в данной области. Из-заотсутствия точной теории климата и недостатка, необходимых для этой целиматериалов специальных наблюдений при выяснении причин изменений климатавозникли большие трудности, не преодоленные до последнего времени. Сейчас несуществует общепринятого мнения о причинах изменений и колебаний климата, какдля современной эпохи, так и для геологического прошлого.

Междутем вопрос о механизме изменений климата приобретает в настоящее время большоепрактическое значение, которое он еще недавно не имел. Установлено, чтохозяйственная деятельность человека начала оказывать влияние глобальныеклиматические условия, причем это влияние быстро возрастает. Поэтому возникаетнеобходимость в разработке методов прогноза изменений климата для того, чтобыпредотвратить опасное для человека ухудшение природных условий.

Очевидно,что такие прогнозы нельзя обосновать только эмпирическими материалами обизменениях климата в прошлом. Эти материалы могут быть использованы для оценкиклиматических условий будущего путем экстраполяции наблюдаемых сейчас измененийклимата. Но этот метод прогноза пригоден лишь для очень ограниченных интерваловвремени из-за нестабильности факторов, влияющих на климат.

Дляразработки надежного метода прогноза климата будущего в условиях возрастающеговлияния хозяйственной деятельности человека на атмосферные процессы необходимоиспользование физической теории изменений климата. Между тем, имеющиесячисленные модели метеорологического режима являются приближенными и ихобоснования содержат существенные ограничения.

Очевидно,что эмпирические материалы об изменениях климата имеют очень большое значение,как для построения, так и для проверки приближенных теорий изменений климата.Аналогичное положение имеет место в изучении последствий воздействий наглобальный климат, осуществление которых, по-видимому, возможно в ближайшембудущем.

Цельюнастоящей работы является анализ климатов прошлого, современного и будущего, атакже проблем регулирования климата.

Длявыполнения поставленной цели нами сформулированы следующие задачи:

Изучитьпо литературным источникам климаты прошлых эпох;

Ознакомитьсяс методами изучения и оценки современного климата и климата будущего;

Рассмотретьпрогнозы и перспективы климата в будущем и проблемы его регулирования.

Материаламидля выполнения работы послужили монографии и другие публикации современныхотечественных и зарубежных ученых по данной проблеме.

Климаты прошлого

Четвертичный период

Характернойчертой последнего (четвертичного) геологического периода была большаяизменчивость климатических условий, в особенности в умеренных и высокихширотах. Природные условия этого времени изучены гораздо подробнее по сравнениюс более ранними периодами, но, несмотря на наличие многих выдающихся достиженийв изучении плейстоцена, ряд важных закономерностей природных процессов этоговремени известен еще недостаточно. К их числу относится, в частности, датировкаэпох похолоданий, с которыми связаны разрастания ледяных покровов на суше иокеанах. В связи с этим оказывается неясным вопрос об общей длительностиплейстоцена, характерной чертой которого было развитие крупных оледенений.

Существенноезначение для разработки абсолютной хронологии четвертичного периода имеютметоды изотопного анализа, к числу которых относятся радиоуглеродный икалиево-аргонный методы. Первый из указанных методов дает более или менеенадежные результаты только для последних 40-50 тыс. лет, то есть длязаключительной фазы четвертичного периода. Второй метод применим для гораздоболее продолжительных интервалов времени. Однако точности результатов его использованиязаметно меньше, чем радиоуглеродного метода.

Плейстоценупредшествовал длительный процесс похолодания, особенно заметный в умеренных ивысоких широтах. Этот процесс ускорился в последнем отделе третичного периода — плиоцене, когда, по-видимому, возникли первые ледяные покровы в полярных зонахсеверного и южного полушарий.

Изпалеографических данных следует, что время образования оледенений в Антарктидеи Арктике составляет не менее нескольких млн. лет. Площадь этих ледяныхпокровов вначале была сравнительно невелика, однако постепенно возниклатенденция к их распространению в более низкие широты с последующим отсутствием.Время начала систематических колебаний границ ледяных покровов по ряду причинопределить трудно. Обычно считают, что перемещения границы льдов начались около700 тыс. лет тому назад.

Нарядус этим к эпохе активного развития крупных оледенений часто добавляют болеедлительный интервал времени – эоплейстоцен, в результате чего длительностьплейстоцена возрастает до 1,8 – 2 млн. лет.

Общеечисло оледенений, по-видимому, было довольно значительным, посколькуустановленные еще в прошлом веке главные ледниковые эпохи оказались состоящимииз ряда более теплых и холодных интервалов времени, причем последние интервалыможно рассматривать как самостоятельные ледниковые эпохи.

Масштабыоледенений различных ледниковых эпох значительно отличались. При этомзаслуживает внимания мнение ряда исследователей, что эти масштабы имелитенденцию к возрастанию, то есть что оледенение в конце плейстоцена быликрупнее первых четвертичных оледенений.

Лучшевсего изучено последнее оледенение, которое происходило несколько десятков тыс.лет назад. В эту эпоху заметно возросла засушливость климата.

Возможно,это объяснялось разным уменьшением испарения с поверхности океанов из-зараспространения морских льдов в более низкие широты. В результате понижаласьинтенсивность влагооборота, и уменьшалось количество осадков на суше, накоторые влияло увеличение площади материков вследствие изъятия воды из океанов,израсходованной при образовании материкового, ледяного покрова. Не подлежитсомнению, что в эпоху последнего оледенения произошло громадное расширение зонывечной мерзлоты. Это оледенение закончилось 10 – 15 тыс. лет тому назад, чтообычно считают концом плейстоцена и началом голоцена – эпохи, в течение которойна природные условия начала оказывать влияние деятельность человека.

Причины изменений климата

Своеобразныеклиматические условия четвертичного времени, по-видимому, возникли из-засодержания углекислого газа в атмосфере и в результате процесса перемещенияконтинентов и подъема их уровня, что привело к частичной изоляции Северногополярного океана и размещению антарктического материка в полярной зоне южногополушария.

Четвертичномупериоду предшествовала обусловленная изменениями поверхности Земли длительнаяэволюция климата в сторону усиления термической зональности, что выражалось вснижении температуры воздуха в умеренных и высоких широтах. В плиоцене наклиматические условия начало оказывать влияние уменьшения концентрацииатмосферной углекислоты, что привело к снижению средней глобальной температурывоздуха на 2 – 3 градуса (в высоких широтах на 3 – 5). После чего появилисьполярные, ледяные покровы, развитие которых привело к снижению средней глобальнойтемпературы.

По-видимому,по сравнению с изменениями астрономических факторов, все другие причиныоказывали меньшее влияние на колебания климата в четвертичное время.

Дочетвертичное время

Помере отдаления от нашего времени количество сведений о климатических условияхпрошлого уменьшается, а трудности интерпритации этих сведений возрастают.Наиболее надежную информацию о климатах отдаленного прошлого мы имеем из данныхо непрерывном существовании на нашей планете живых организмов. Мало вероятно,чтобы они существовали вне пределов узкого интервала температуры, от 0 до 50градусов С, который в наше время ограничивает активную жизнедеятельностьбольшинства животных и растений. На этом основании можно думать, чтотемпература поверхности Земли, нижнего слоя воздуха и верхнего слоя водоемов невыходила из указанных пределов. Фактические колебания средней температурыповерхности Земли за длительные интервалы времени были меньше указанногоинтервала температур и не превосходили нескольких градусов за десятки млн. лет.

Изэтого можно сделать вывод о трудности исследования изменений термическогорежима Земли в прошлом по эмпирическим данным, так как погрешности определениятемпературы, как методом анализа изотопного состава, так и другими известнымисейчас методами составляют обычно не меньше нескольких градусов.

Другаятрудность изучения климатов прошлого обусловлена неясностью положения различныхобластей по отношению к полюсам в результате движения континентов ивозможностью перемещения полюсов.

Климатическиеусловия мезозойской эры и третичного периода характеризировались двумяосновными закономерностями:

Напротяжении этого времени средняя температура воздуха у земной поверхности былазначительно выше современной, в особенности в высоких широтах. В соответствии сэтим разность температур воздуха между экватором и полюсами была гораздо меньшесовременной;

Втечение большей части рассматриваемого времени преобладала тенденция к снижениютемпературы воздуха, в особенности в высоких широтах.

Этизакономерности объясняются изменением содержания углекислого газа в атмосфере иизменением положения континентов. Более высокая концентрация углекислого газаобеспечивала повышение средней температуры воздуха примерно на 5 градусов посравнению с современными условиями. Низкий уровень континентов повышалинтенсивность меридионального теплообмена в океанах, что увеличивалотемпературу воздуха в умеренных и высоких широтах.

Повышениеуровня континентов уменьшало интенсивность меридионального теплообмена вокеанах и приводило к постоянному снижению температуры в умеренных и высокихширотах.

Приобщей высокой устойчивости термического режима в мезозойское и третичное время,обусловленной отсутствием полярных льдов, в течение сравнительно редко короткихинтервалов могли происходить резкие понижения температуры воздуха и верхнихслоев водоемов. Эти понижения были обусловлены совпадением во времени рядавулканических извержений взрывного характера.

Современные изменения климата

Наиболеекрупное изменение климата за время инструментальных наблюдений началось в конце19 века. Оно характеризовалось постепенным повышением температуры воздуха навсех широтах северного полушария во все сезоны года, причем наиболее сильноепотепление происходило в высоких широтах и в холодное время года. Потеплениеускорилось в 10-х годах 20 века и достигло максимума в 30-х годах, когдасредняя температура воздуха в северном полушарии повысилась приблизительно на0,6 градусов по сравнению с концом 19 века. В 40-х годах процесс потеплениясменился похолоданием, которое продолжается до настоящего времени. Этопохолодание было довольно медленным и пока еще не достигло масштабовпредшествующего ему потепления.

Хотяданные о современном изменении климата в южном полушарии имеют менееопределенный характер по сравнению с данными для северного полушария, естьоснования считать, что в первой половине 20 века в южном полушарии такжепроисходило потепление.

Всеверном полушарии повышение температуры воздуха сопровождалось сохранениемплощади полярных льдов, отсутствием границы вечной мерзлоты в более высокиешироты, продвижением к северу границы леса и тундры и другими изменениямиприродных условий.

Существенноезначение имело отмечавшееся в эпоху потепления изменение режима атмосферныхосадков. Количество осадков в ряде районов недостаточного увлажнения припотеплении климата уменьшилось, в особенности в холодное время года. Этопривело к уменьшению стока рек и падению уровня некоторых замкнутых водоемов.

Особуюизвестность получило произошедшее в 30-х годах резкое снижение уровняКаспийского моря, обусловленное главным образом уменьшением стока Волги. Нарядус этим в эпоху потепления во внутриконтинентальных районах умеренных широтЕвропы, Азии и Северной Америки возросла частота засух, охватывающих большиетерритории.

Потепление,достигшее максимума в 30-х годах, по-видимому, определялось увеличениемпрозрачности стратосферы, повысившим поток солнечной радиации, поступающей втропосферу (метеорологическую солнечную постоянную). Это привело к возрастаниюсредней планетарной температуры воздуха у земной поверхности.

Изменениятемпературы воздуха на различных широтах и в различные сезоны зависели отоптической толщины стратосферного аэрозоля и от перемещения границы морскихполярных льдов. Обусловленное потеплением отступления морских арктических льдовпривело к дополнительному, заметному повышению температуры воздуха в холодноевремя года в высоких широтах северного полушария.

Представляетсявероятным, что изменения прозрачности стратосферы, произошедшие в первойполовине 20 века, были связаны с режимом вулканической деятельности и, вчастности, с изменением поступления в стратосферу продуктов вулканическихизвержений, включая в особенности сернистый газ. Хотя этот вывод основан назначительном материале наблюдений, он однако, является менее очевидным посравнению с приведенной выше основной частью объяснения причин потепления.

Следуетуказать, что это объяснение относится только к главным чертам измененияклимата, которое произошло в первой половине 20 века. Наряду с общими закономерностямипроцесса изменения климата этот процесс характеризовался многими особенностями,относящимися к колебаниям климата за более короткие периоды времени и кколебаниям климата в отдельных географических районах.

Нотакие колебания климата были в значительной мере обусловлены изменениямициркуляций атмосферы и гидросферы, которые имели в некоторых случаях случайныйхарактер, а в других случаях были следствием автоколебальных процессов.

Естьоснования думать, что в последние 20-30 лет изменения климата начали визвестной мере зависеть от деятельности человека. Хотя потепление первойполовины 20 века оказало определенное влияние на хозяйственную деятельностьчеловека и явилось наиболее крупным изменением климата за эпохуинструментальных наблюдений, его масштабы были незначительны по сравнению стеми изменениями климата, которые имели место в течение голоцена, не говоря ужео плейстоцене, когда развивались крупные оледенения.

Темне менее, изучение потепления, произошедшего в первой половине 20 века, имеетбольшое значение для выяснения механизма изменений климата, освещенныммассовыми данными надежных инструментальных наблюдений.

Всвязи с этим всякая количественная теория изменений климата должна быть, преждевсего, проверена по материалам, относящимся к потеплению первой половины 20века.

Климат будущего

Перспективыизменений климата

Приизучении климатических условий будущего следует сначала остановиться на техизменениях, которые могут произойти вследствие естественных причин. Этиизменения могут зависеть от следующих причин:

Вулканическаядеятельность. Из изучения современных изменений климата следует, что колебаниявулканической активности могут влиять на климатические условия для периодоввремени, равных годам и десятилетиям. Возможно, также влияние вулканизма наизменения климата за периоды порядка столетий и за длительные интервалывремени;

Астрономическиефакторы. Изменение положения поверхности Земли по отношению к Солнцу создаетизменения климата с временными масштабами в десятки тысяч лет;

Составатмосферного воздуха. В конце третичного и в четвертичное время, определенноевлияние на климат оказывало убывание содержания углекислого газа в атмосфере.Принимая во внимание скорость этого убывания и соответствующие ему изменениятемпературы воздуха, можно заключить, что влияние естественных измененийсодержания углекислоты на климат существенно для интервалов времени более статысяч лет;

Строениеземной поверхности. Изменение рельефа и связанные с ними изменения положенияберегов морей и океанов могут заметно изменить климатические условия на большихпространствах за периоды времени, не меньше сотен тысяч- миллионов лет;

Солнечнаяпостоянная. Оставляя в стороне вопрос о существовании влияющих на климаткороткопериодических колебаний солнечной постоянной, следует принять вовнимание возможность медленных изменений солнечной радиации, обусловленныхэволюцией солнца. Также изменения могут существенно влиять на климатическиеусловия за периоды не менее ста миллионов лет.

Нарядус изменениями, обусловленными внешними факторами, климатические условияменяются в результате автоколебательных процессов в системе атмосфера – океан — полярные льды. Также изменения относятся к периодам времени порядка годов –десятилетий и, возможно, также к периодам в сотни и даже тысячи лет. Указанныев этом перечне временные масштабы действия различных факторов на измененияклимата в основном согласуются с аналогичными оценками Митчелла и другихавторов. Сейчас существует проблема предсказания изменений климата в результатедеятельности человека, которая существенно отличается от проблемы прогнозапогоды. Ведь для нее необходимо принять во внимание изменение во временипоказателей хозяйственной деятельности человека. В связи с этим задачапредсказания климата содержит два основных элемента – прогноз развития рядааспектов хозяйственной деятельности и расчет тех изменений климата, которыесоответствуют изменению соответствующих показателей деятельности человека.

Возможный экологический кризис

Современнаядеятельность человека, так же как и его деятельность в прошлом, существенноизменила природную среду на большей части нашей планеты, эти изменения донедавнего времени были только суммой многих локальных воздействий на природныепроцессы. Они приобрели планетарный характер не в результате изменениячеловеком природных процессов глобального масштаба, а потому, что локальныевоздействия распространились на большие пространства. Иначе говоря, изменениефауны в Европе и Азии не влияло на фауну Америки, регулирование стока американскихрек не изменило режима стока африканских рек и так далее. Только в самоепоследнее время началось воздействие человека на глобальные природные процессы,изменение которых может оказать влияние на природные условия всей планеты.

Принимаяво внимание тенденции развития хозяйственной деятельности человека всовременную эпоху, недавно было высказано предложение, что, дальнейшее развитиеэтой деятельности может привести к значительному изменению окружающей среды, врезультате которого произойдет общий кризис экономики и резко сократитсячисленность населения.

Кчислу крупных проблем относится вопрос о возможности изменения под влияниемхозяйственной деятельности глобального климата нашей планеты. Особое значениеэтого вопроса заключается в том, что такое изменение может оказать существенноевлияние на хозяйственную деятельность человека раньше всех других глобальныхэкологических нарушений.

Приопределенных условиях влияние хозяйственной деятельности человека на климатможет в сравнительно близком будущем привести к потеплению, сравнимому спотеплением первой половины 20 века, а затем намного превзойти это потепление.Таки образом, изменение климата, возможно, является первым реальным признакомглобального экологического кризиса, с которым столкнется человечество пристихийном развитии техники и экономики.

Основнойпричиной этого кризиса на его первой стадии будет пераспределение количестваосадков, выпадающих в различных районах земного шара, при их заметномуменьшении во многих районах неустойчивого увлажнения. Поскольку в этих районахрасположены важнейшие области производства зерновых культур, изменение режимаосадков может существенно затруднить проблему повышения урожайности дляобеспечения продовольствием быстро растущего населения земного шара.

Поэтой причине вопрос о предотвращения нежелательных изменений глобальногоклимата является одной из существенных экологических проблем современности.

Проблема регулирования климата

Дляпредотвращения неблагоприятных изменений климата, возникающих под влияниемхозяйственной деятельности человека, осуществляются различные мероприятия;наиболее широко ведется борьба с загрязнением атмосферного воздуха. Врезультате применения во многих развитых странах различных мер, включающихочистку воздуха, используемого промышленными предприятиями, транспортнымисредствами, отопительными устройствами и так далее, в последние годы достигнутоснижение уровня загрязнения воздуха в ряде городов. Однако во многих районахзагрязнение воздуха усиливается, причем, имеется тенденция к росту глобальногозагрязнения атмосферы. Это указывает на большие трудности предотвращения ростаколичества антропогенного аэрозоля в атмосфере.

Ещетруднее были бы задачи (которые пока еще не ставились) предотвращенияувеличения содержания углекислого газа в атмосфере и роста тепла, выделяемогопри преобразованиях энергии, используемой человеком. Простых техническихсредств решения этих задач не существует, кроме ограничений потребления топливаи потребления большинства видов энергии, что ближайшие десятилетия несовместимос дальнейшим техническим прогрессом.

Такимобразом, для сохранения существующих климатических условий в близком будущемокажется необходимым применение метода регулирования климата. Очевидно, что приналичии такого метода он мог быть использован также для предотвращениянеблагоприятных для народного хозяйства естественных колебаний климата и вдальнейшем, соответствующем интересам человечества.

Имеетсяряд работ, в которых рассматривались различные проекты воздействия на климат.Один из крупнейших проектов имеет целью уничтожение арктических льдов длязначительного повышения температуры в высоких широтах. При обсуждении этоговопроса был выполнен ряд исследований связи режима полярных льдов с общимиклиматическими условиями. Влияние исчезновения полярных льдов на климат будетсложным и не во всех отношениях благоприятным для деятельности человека. Далеконе все последствия разрушения полярных льдов для климата и природных условийразличных территорий можно сейчас предсказать с достаточной точностью. Поэтому,при наличии возможности уничтожить льды это мероприятие осуществлять вближайшем будущем нецелесообразно.

Издругих путей воздействия на климатические условия заслуживает вниманиевозможность изменения атмосферных движений большого масштаба. Во многих случаяхатмосферные движения неустойчивы, в связи с чем возможны воздействия на них сзатратой сравнительно небольшого количества энергии.

Вдругих работах упоминаются некоторые методы воздействия на микроклимат в связис агрометеорологическими задачами. К их числу относятся различные способызащиты растений от заморозков, затенение растений с целью защиты их отперегрева и излишнего испарения влаги, посадки лесных полос и другие.

Внекоторых публикациях упоминаются другие проекты воздействия на климат. К ихчислу относятся идеи воздействия на некоторые морские течения путемстроительства гигантских плотин. Но ни один проект такого рода не имеетдостаточного научного обоснования, возможное влияние их осуществления на климатостается совершенно неясным.

Другиепроекты включают предложения о создании крупных водоемов. Оставляя в стороневопрос о возможности осуществления такого проекта, следует отметить, чтосвязанные с ним изменения климата изучены очень мало.

Можнодумать, что некоторые из выше перечисленных проектов воздействия на климатограниченных территорий будут доступны для техники близкого будущего, илицелесообразность их осуществления будет доказана.

Гораздобольшие трудности на пути осуществления воздействий на глобальный климат, тоесть на климат всей планеты или ее значительной части.

Изразличных источников путей воздействия на климат, по-видимому, наиболее доступендля современной техники метод, основанный на увеличении концентрации аэрозоля внижней стратосфере. Осуществление этого воздействия на климат имеет цельюпредотвратить или ослабить изменения климата, которые могут возникнуть черезнесколько десятилетий под влиянием хозяйственной деятельности человека.Воздействия такого масштаба могут быть необходимы в 21 веке, когда в результатезначительного роста производства энергии может существенно повыситсятемпература нижних слоев атмосферы. Уменьшение прозрачности стратосферы в такихусловиях может предотвратить нежелательные изменения климата.

Заключение

Извыше перечисленных материалов можно сделать вывод, что в современную эпохуглобальный климат уже в некоторой мере изменен в результате хозяйственнойдеятельности человека. Эти изменения обусловлены главным образом увеличениеммассы аэрозоля и углекислого газа в атмосфере.

Современныеантропогенные изменения глобального климата сравнительно невелики, что частичнообъясняется противоположным влиянием на температуру воздуха роста концентрацииаэрозоля и углекислого газа. Тем не менее эти изменения имеют определенноепрактическое значение, в основном в связи с влиянием режима осадков насельскохозяйственное производство. При сохранении современных темповхозяйственного развития антропогенные изменения могут быстро возрасти идостигнуть масштабов, превышающих масштабы естественных колебаний климата,происходивших в течение последнего столетия.

Вдальнейшем при этих условиях изменения климата будут усиливаться, причем в 21веке они могут стать сравнимыми с естественными колебаниями климата. Очевидно,что столь значительные изменения климата могут оказать громадное влияние наприроду нашей планеты и многие стороны хозяйственной деятельности человека.

Всвязи с этим возникают задачи предсказания антропогенных изменений климата,которые возникнут при различных вариантах хозяйственного развития, и разработкиметодов регулирования климата, которые должны предотвратить его изменения внежелательном направлении. Наличие этих задач существенно изменяет значениеисследований изменений климата и особенно изучения причин этих изменений. Еслираньше такие исследования имели в значительной мере познавательные цели, тосейчас выясняется необходимость их выполнения для оптимального планированияразвития народного хозяйства.

Следуетуказать на международный аспект проблемы антропогенных изменений климата,который приобретает особенно большое значение при подготовке крупномасштабныхвоздействий на климат. Воздействие на глобальный климат приведет к изменениюклиматических условий на территорий многих стран, причем характер этихизменений в разных районах будет различным. В связи с этим в работе Е. К.Федорова неоднократно указывалось, что осуществление любого крупного проектавоздействия на климат возможно только на основе международного сотрудничества.

Сейчасесть основания для поставки вопроса о заключении международного соглашения,запрещающего осуществление несогласованных воздействий на климат. Такиевоздействия должны разрешаться только на основе проектов, рассмотренных иодобренных ответственными международными органами. Это соглашение должноохватывать как мероприятия по направленному воздействию на климат, так и тевиды хозяйственной деятельности человека, которые могут привести кнепреднамеренным применениям глобальных климатических условий.

Список литературы

1.Будыко М.И. Изменения климата .- Ленинград: Гидрометеоиз-дат, 1974. — 279 с.

2.Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем .- Ленинград: Гид-рометеоиздат, 1980.-350 с.

3.Лосев К.С. Климат: вчера, сегодня… и завтра ?- Ленинград, Гидрометеоиздат,1985. 173 с.

4.Монин А.С., Шишков Ю.А. История климата .- Ленинград: Гидрометеоиздат, 1974.407 с.

Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта referat2000.bizforum.ru/