|
 Атмосфера состоит из смеси 10 различных газов, преимущественно азота (около 78%) и кислорода (21%). Оставшийся процент приходится в основном на аргон, а также небольшое количество углекислого газа, гелия и неона. Данные газы являются инертными (не вступают в химические реакции с другими веществами). Совсем незначительную долю атмосферы составляют также двуокись серы, аммиак, угарный газ, озон и водяные пары. Кроме того, в атмосфере содержатся загрязняющие вещества – газообразные загрязнения, частицы дыма, соль, пыль и вулканический пепел.
Атмосфера состоит из четырех слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы и термосферы. Первый слой (тропосфера) заканчивается на высоте около 12 км над землей. Тропосфера является самый теплым слоем, поскольку солнечные лучи отражаются от земной поверхности и нагревают воздух. По мере удаления от земли температура воздуха в верхней части тропосферы падает до -55°С. Стратосфера простирается до высоты около 50 км над поверхностью Земли. В верхней части тропосферы находится озоновый слой. Здесь температура выше, чем в тропосфере, так как озон задерживает значительную часть губительного ультрафиолетового излучения. Над стратосферой (50-70 км) находится мезосфера. В пределах мезосферы имеется мезопауза – самая холодная область атмосферы. Подлетающие к Земле метеоры, как правило, сгорают в мезосфере. Несмотря на то, что воздух здесь очень разрежен, трение, возникающее при столкновении метеора с молекулами кислорода, создает сверхвысокую температуру. Последний основной слой атмосферы, отделяющий Землю от космоса, называется термосферой. Он находится на высоте примерно 100 км от земной поверхности и состоит из ионосферы и магнитосферы. В ионосфере солнечная радиация вызывает ионизацию. Именно здесь частицы получают электрический заряд. Во время их движения через атмосферу, можно наблюдать находящееся на большой высоте полярное сияние. Кроме того, ионосфера отражает радиоволны, обеспечивая возможность дальней радиосвязи. Выше расположена магнитосфера, которая представляет собой наружный край магнитного поля Земли. Она действует как гигантский магнит и защищает Землю, улавливая частицы большой энергии. Термосфера имеет наименьшую плотность среди всех слоев, в ней атмосфера постепенно исчезает и сливается с космическим пространством. Системы формирования погоды всего мира находятся в тропосфере. Они возникают в результате совместного воздействия на атмосферу солнечной радиации и вращения Земли. Движение воздуха (ветер) происходит, когда теплые воздушные массы поднимаются вверх, вытесняемые холодными. Воздух наиболее сильно прогревается на экваторе, где солнце находится в зените, и становится холоднее по мере приближения к полюсам.
За время существования атмосферы ее состав постоянно менялся. Первоначально она была богата углекислым газом, содержала азот, водяные пары и кислород абиогенного происхождения. Однако появление и развитие на Земле живого вещества вызвало революционные изменения в составе атмосферы. Она приобрела биогенный кислород и почти полностью освободилась от углекислого газа. Часть последнего вошла в состав земной коры в виде залежей угля, торфа и др. Живое вещество – краеугольный камень учения о биосфере В.И. Вернадского. Под биосферой он понимал «термодинамическую оболочку с температурой от +50 до -50° и давлением около одной атмосферы». Называя поверхностную оболочку земного шара биосферой, В.И. Вернадский подчеркивал тем самым преобладающую энергетическую роль биологических процессов в образовании и развитии всего верхнего слоя земной коры, вод и атмосферы. Атмосфера Земли обеспечивала условия для развития биосферы в течение многих сотен тысяч лет. Однако в настоящее время этому источнику жизни угрожают явления, которые многие ученые связывают с деятельностью человека – глобальное потепление, разрушение озонового слоя, загрязнение воздуха.
Межправительственная группа экспертов по изменению климата, являющаяся весьма авторитетной международной организацией, объединяющей ученых из 130 стран мира в 2007 году представила свой Четвертый оценочный доклад. В докладе сделан вывод о том, что с вероятностью в 90% наблюдаемые изменения климата связаны с деятельностью человека. Антропогенное происхождение современных климатических изменений, в частности, подтверждают исследования содержания парниковых газов в пузырьках воздуха, вмерзших в лед. Они показывают, что такой концентрации СО2 как в настоящее время не наблюдалось в течение последние 650000 лет. При этом, по сравнению с доиндустриальным периодом (1750 г.), концентрация углекислого газа в атмосфере выросла на треть. Современные глобальные концентрации метана и закиси азота также существенно превысили доиндустриальные значения. По оценкам специалистов, рост концентрации этих основных парниковых газов с середины ХVІІІ века обусловлен, в первую очередь, сжиганием углеродного ископаемого топлива (нефти, газа, угля и др.), развитием промышленности, а также сведением лесов, активно поглощающих CO2 атмосферы.
О роли человека в происходящих изменениях климата также свидетельствуют результаты сопоставления данных моделирования роста глобальной температуры с данными реальных наблюдений. В настоящее время разработаны различные модели прошлых и будущих изменений температуры поверхности Земли. В одних из них учитывались только естественные причины потепления, в других – антропогенный фактор. При наложении на результаты моделирования данных прямых метеорологических наблюдений выяснилось, что они совпадают с теми моделями, где учитывалось влияние человека. Это свидетельствует о том, что, в соответствии с моделями, без воздействия антропогенного фактора температура на Земле была бы сегодня ниже наблюдаемой. И все же однозначный ответ о роли антропогенного фактора в изменениях климата пока невозможен. Ясно только то, что человек своей хозяйственной деятельностью влияет на климат. Вполне вероятно, что именно это влияние окажется решающим в длинной цепи причин, обусловливающих климатические изменения. Однако сегодня гораздо более важно принимать во внимание другое – то, что изменения климата уже происходят и, как свидетельствуют прогнозы, вероятно, будут лишь усиливаться. Поэтому вне зависимости от причастности к ним человека необходимо предпринимать меры по противодействию этим изменениям с тем, чтобы избежать опасных и необратимых последствий для природы, экономики и общества в будущем. Вместе с тем, нельзя не отметить, что количество околонаучных спекуляций на данную тему уже превысило все мыслимые пределы, поэтому проблема получения достоверного прогноза последствий изменений климата приобретает особую актуальность. Представляется, что на данный момент в этом вопросе наиболее точную информацию предоставляет система ООН.
Согласно оценкам экспертов этой организации повышение температур уже ускорило ход гидрологического цикла. Более теплая атмосфера удерживает большее количество влаги, становится менее устойчивой, что приводит к увеличению числа осадков, в частности в форме сильных ливней. Повышение температуры также ускоряет процесс испарения. Конечным результатом этих изменений в обороте воды станет снижение количества и качества запасов пресной воды во всех основных регионах. При этом изменениям также подвержены ветровые режимы и пути циклонов. Ожидается увеличение интенсивности (но не частоты) тропических циклонов с более сильными порывами ветра с максимальными показателями шкалы и ливневыми осадками. Изменения климата значительно повлияют на распространение малярийных комаров и других носителей инфекционных заболеваний, воздействующих на сезонное распространение некоторых видов пыльцы, являющихся аллергенами, также увеличится риск образования тепловых волн. С другой стороны, снизится уровень смертности по причине переохлаждения. Живая природа и биоразнообразие и так находящиеся под угрозой нарушения среды обитания и других критических обстоятельств, вызванных деятельностью человека, оказываются перед вызовом изменения климата. Некоторые виды не выживут в переходный период, а 20-30% биологических видов, вероятно, столкнутся с увеличением риска исчезновения. Среди наиболее уязвимых экосистем – коралловые рифы, северные (субарктические) леса, обитатели горных регионов и регионов со средиземноморским климатом.
Наиболее точный показатель уровня моря в результате расширения океана и таяния льдов до конца ХХІ века (по сравнению с уровнем 1989-1999) будет равен 28-58 см. Это приведет к затоплению прибрежных областей и размыванию почвы. На данный момент имеются прямые доказательства действительного снижения массы ледяных щитов Антарктиды и Гренландии, что способствует повышению уровня моря. Около 125 000 лет назад, когда полярные области были значительно теплее, чем сегодня в течение длительного периода, таяние полярных льдов привело к повышению уровня моря от 4 до 6 м. Процессу повышения уровня моря свойственна инерция, и он будет продолжаться в течение многих тысячелетий.
Действию повышенных температур также подвержены океаны, что приводит к осложнениям жизни морских обитателей. За последние четыре десятилетия, например, планктон в водах Северной Атлантики мигрировал к полюсу на 10° широты. Подобно этому окисление океанов вследствие абсорбции большего количества углекислого газа негативным образом влияет на количество кораллов, морских моллюсков, других биологических видов, а также на формирование их раковин или скелетов.
Наиболее уязвимыми к изменению климата станут страны с высоким уровнем нищеты, так как они обладают меньшим количеством ресурсов для инвестирования в сферу предотвращения и уменьшения негативных последствий изменения климата. В большей степени подвержены риску фермеры, ведущие нетоварное хозяйство, аборигены и жители прибрежных регионов.
Специалистам ООН также удалось установить региональные особенности климатических изменений и их последствия. В этом вопросе их оценки сводятся к следующему:
Африка весьма уязвима к изменению и колебаниям климата по причине значительной нищеты, слабой базы управленческих учреждений, комплекса бедствий и конфликтов. С 1970-х годов в регионе наблюдается расширение площади, подверженной засухе, а климат в районе Сахеля и Южной Африке на протяжении ХХ столетия стал значительно суше. Под большой угрозой также находятся системы водоснабжения и сельскохозяйственного производства. К 2020 году ожидается снижение урожая почти на 50%, и в некоторых крупных регионах, обладающих минимальными необходимыми природно-климатическими условиями для ведения сельского хозяйства, вероятен спад объемов производительности. Леса, луга и другие природные экосистемы уже подвержены изменениям, в частности это касается Южной Африки. К 2080-м годам площадь засушливых земель в Африке увеличится на 5–8%.
Антарктида. За исключением Антарктического полуострова, на котором наблюдается скоротечное потепление, на континенте в целом за последние 50 лет показатели температур и количества выпавшего снега остаются относительно стабильными. Поскольку антарктический лед содержит в замороженном виде 90% пресной воды на планете, исследователи внимательно следят за всеми возможными признаками таяния ледников и ледяных щитов на этом материке.
Арктика. За последние 100 лет наряду с всемирными показателями средняя температура в Арктике увеличилась почти вдвое. Средний объем льда в арктических водах снижается на 2,7% в десятилетие; если количество выбросов в атмосферу в результате человеческой деятельности по сравнению с текущими показателями будет продолжать расти, к концу ХХІ века огромные территории Северного Ледовитого океана могут утратить годовой ледяной покров. Изменения в Арктике критически важны, так как они могут иметь важные последствия на глобальном уровне.
Азия. К 2050 году больше миллиарда людей, проживающих в регионе, могут пострадать от снижения доступности пресной воды. Таяние льдов в Гималаях, которое согласно прогнозам приведет к увеличению паводков и каменных лавин, за последующие два-три десятилетия негативно скажется и на состоянии водных ресурсов. В процессе уменьшения ледников снизится речной сток. Прибрежные области, особенно густонаселенные регионы, в большей степени подвержены риску, если учитывать повышение уровня моря, а в некоторых случаях подъем воды в реках.
Австралия и Новая Зеландия переживают критическую ситуацию в сфере водоснабжения и сельского хозяйства, изменение природных экосистем, сезонное падение уровня снежного покрова и сокращение ледников. За последние несколько десятилетий в северно-западном регионе Австралии и юго-западной области Новой Зеландии наблюдалось большее количество тепловых волн, а также слабые морозы и обильные осадки в виде дождя; снижение количества дождей в южных и восточных областях Австралии и северно-восточном регионе Новой Зеландии; усиление интенсивности засухи на территории Австралии.
Европа. Ледники и зоны многолетней мерзлоты тают, вегетационные периоды продлеваются, и более часто наблюдаются экстремальные природные условия, такие как катастрофическая тепловая волна 2003 года. Исследователи убеждены в том, что в северных регионах Европы ожидаются более теплые зимы, рост количества осадков, расширение лесных зон и повышение продуктивности сельского хозяйства. Южные регионы в области Средиземноморья станут свидетелями повышения температуры летом, уменьшения количества осадков, увеличения интенсивности засухи, сокращения лесных площадей и снижения сельскохозяйственного производства. На территории Европы находится большое количество низменных прибрежных зон, подверженных повышению уровня моря. Также под угрозой исчезновения к концу тысячелетия будет находиться много растений, пресмыкающихся, земноводных и других биологических видов.
Латинская Америка. Тропические леса восточной Амазонии, а также южная и центральная Мексика согласно прогнозам будут постепенно замещены саванной. Из-за сочетания изменения климата и организации землепользования человеком, климат в некоторых регионах северно-восточной Бразилии и большей части центральной и северной Мексики станет более засушливым. Высока вероятность опустынивания и засоления 50% сельскохозяйственных угодий региона рек 2050-м годам.
Северная Америка. В результате изменения климата в дальнейшем прогнозируется значительное ограничение водных ресурсов, использование которых в регионе растет в связи с потребностями сельского хозяйства, промышленности и городов.
Повышение температур приведет к уменьшению снежного покрова в горных регионах, увеличению испарений и, соответственно, к изменению сезонного распределения воды. Снижение уровня воды в регионе Великих озер и основных речных системах повлияет на качество воды, судовождение, рекреационную индустрию и гидроэнергетику. Продолжением станут стихийные пожары и нашествия вредных насекомых, которые обострят ситуацию потепления и сухой почвы в мире.
В течение ХХІ века вынужденная миграция биологических видов к северу и их размещение на более высоких позициях земной поверхности полностью преобразует экосистемы Северной Америки.
Малые островные государства особенно уязвимы к изменению климата. По причине ограниченных размеров они в большей мере подвержены опасности возникновения стихийных бедствий и внешних разрушений, что выражается в повышении уровня моря и потенциальной угрозе сокращения ресурсов пресной воды.
Кроме того, прогнозируются и возможные потери мировой экономики из-за климатических изменений. В частности, по имеющимся оценкам, в сельском хозяйстве вследствие потепления ущерб может возникнуть из-за уменьшения увлажнения почвы, увеличения количества вредителей растений, возрастания болезней растений и животных, а также из-за стрессовых воздействий жары. При этом, в одних регионах может возрасти эрозия почвы из-за увеличения дождей, тогда как в других вырастет засуха. Модели предсказывают, что в ряде регионов средних широт (например, США) число засушливых лет может возрасти с 5% в настоящее время до 50% к 2050 году. Однако отмечаются и возможные положительные эффекты для экономики вследствие потепления. Так, возрастет период времени, благоприятный для роста растений. Кроме того, ожидается увеличение урожаев при росте концентрации СО2 из-за известного стимулирующего действия углекислого газа на фотосинтез растений. Согласно лабораторным экспериментам, удвоение концентрации СО2 может на 1/3 увеличить урожайность риса, сои и других культур.
При сравнительно небольшом падении валового продукта ожидаются существенные изменения на рынке продовольственных товаров. Так, даже при «очень неблагоприятных» сценариях (когда в большинстве развивающихся стран урожай уменьшится на 5-40%) валовой продукт может уменьшиться всего на 0.5%, но цены возрастут на 40%. Из-за этого роста цен только в США потребители будут ежегодно тратить на продовольствие на 40 млрд. долларов больше, тогда как доходы фермеров возрастут всего на 19 млрд. долларов по сравнению с 1986 годом. По некоторым оценкам, голод, косвенно связанный с потеплением климата, будет причиной смерти 900 млн. человек в период 2010-2030 гг. Следует отметить, что воздействие климатических изменений на сельское хозяйство в разных регионах даже одной и той же страны будет весьма различным.
Повышение уровня моря наиболее серьезно повлияет на прибрежные зоны и небольшие острова. Обычно рассматривается 3 вида ущерба от повышения уровня моря: дополнительные капитальные затраты на берегоохранные сооружения, убытки, связанные с потерями прибрежных земель, и затраты из-за более частых наводнений. По имеющимся прогнозам, капитальные затраты в следующем столетии составят только для США от 73 до 111 млрд. долларов в расчете на повышение уровня в 1 м. Всему миру повышение уровня моря на 0.5 м к концу столетия обойдется примерно в 1 млрд. долларов ежегодно. В случае повышения уровня океана на 1 м ожидается, что только США потеряют (если не будут приняты защитные меры) 6650 кв. миль земли, что приведет к ежегодным экономическим потерям почти в 6 млрд. долларов. Для всего мира при повышении уровня на 0.5 м ожидаемые экономические потери составят примерно 50 млрд. долларов.
Согласно оценкам, в случае повышения уровня океана на 1 м примерно на 20% возрастет число людей, проживающих в зоне возможных наводнений. Ежегодный экономический ущерб вследствие этого будет измеряться сотнями миллионов долларов. Предполагается некоторое увеличение лесных пожаров и сокращение лесов вследствие засух, компенсируемое более интенсивным ростом лесов благодаря увеличению концентрации СО2 в атмосфере. В целом оценки потерь в лесном хозяйстве из-за климатических изменений весьма неопределенны и равны примерно 2 млрд. долларов в год. По прогнозам из-за засух и других эффектов, сопровождающих изменение климата, ежегодные экономические потери в водоснабжении составят примерно 50 млрд. долларов.
При определении затрат на поддержание комфортной температуры в зданиях принимается во внимание, что потепление климата снижает затраты на обогрев жилищ, однако при этом возрастают затраты на кондиционирование. Учет этих обстоятельств приводит к оценке экономических потерь для мировой экономики в размере 20 млрд. долларов в год. Цель страхования заключается в защите отдельных секторов экономики от неожиданных или несчастных случаев, включая экстремальные условия погоды. С 1987 года, после сравнительно спокойного двадцатилетнего периода, страховая индустрия начала нести дополнительные потери порядка 1 млрд. долларов в год от различных причин, связанных с погодой. Так, в 1992 г. только ураган Эндрю нанес ущерб в 30 млрд. долларов, причем половина этого ущерба была возмещена страховыми фирмами. В сфере туризма наиболее существенные потери (примерно 1.7 млрд. долларов в год) ожидаются в горнолыжном бизнесе из-за сокращения горнолыжного сезона.
Существует значительное число факторов, обусловленных изменением климата, как благоприятных, так и неблагоприятных, воздействующих на здоровье людей. Одни из них могут быть прямыми, например смертельные случаи из-за жары, другие сказываться косвенно, например факторы, связанные с изменениями в экосистемах. Весьма приближенные оценки показывают, что повышение среднеглобальной температуры на 2.50 приведет к дополнительным 215000 смертей в год, главным образом в развивающихся странах. Кроме того, дополнительно заболеют малярией 200 млн. человек. По этим оценкам, экономический ущерб составит примерно 50 млрд. долларов. Повышение температуры воздуха должно привести к увеличению концентрации тропосферного озона и других вредных газов. Меры по восстановлению качества воздуха на прежнем уровне потребуют порядка 15 млрд. долларов в год. Аналогичные меры по восстановлению качества воды потребуют от 15 до 67 млрд. долларов в год. Изменения климата могут вызвать дополнительную миграцию населения из-за ухудшения условий жизни в одних регионах и улучшения в других. Оценки показывают, что миграция составит порядка 1.5% населения Земли или примерно 150 млн. человек, что приведет к ежегодным экономическим потерям, оцениваемым в несколько сотен миллионов долларов.
Связанные с ущербом в экосистеме как прямые, так и косвенные потери могут быть весьма значительными. Например, уменьшение мангровых лесов может привести к необходимости финансирования дополнительных работ по защите побережья. Потепление также может вызвать потерю многих видов животных и растений как по физиологическим причинам, так и из-за изменений во взаимоотношениях различных видов, например в системах жертва-хищник и др. Для сохранения видов потребуется до нескольких десятков долларов на одну особь в год (например, 15 долларов для сохранения одного бурого медведя в Норвегии). По некоторым оценкам, все это потребует порядка 30 млрд. долларов в год.
|
