Содержание
Введение
1. Климаты кайнозоя
2. Реконструкция климатического прошлого
3. Климатообразующие факторы
4. Парниковые газы
5. Киотский протокол
6. Обзор исследований многолетних колебаний температуры воздуха
7. Климат будущего планеты Земля
Заключение
Список использованных источников
Введение
Проблеме изменения климата уделяется очень большое внимание ввиду ее важности и актуальности. Колебания температуры воздуха, суммы осадков, а также других метеорологических величин, оказывают огромное влияние на деятельность человека (сельское хозяйство, экономика). Климат меняется постоянно, но в последние столетия он стал более нестабильным по сравнению с предшествующим периодом, в результате чего встал острый вопрос о мониторинге, наблюдениях за тенденциями в изменении климата.
Вопрос об изменениях климата привлекал внимание многих исследователей, работы которых были посвящены главным образом сбору и изучению данных о климатических условиях различных эпох. Внесли свой вклад в развитие этого направления такие ученые, как М.И. Будыко, Е.С. Рубинштейн, Г.В. Груза, Э.Я. Ранькова, А.Н. Афанасьев. В этой области работают представители Казанской школы: Ю.П. Переведенцев, М.А. Верещагин, К.М. Шанталинский. Кроме того, глобальным климатическим изменениям посвящена обширная научная литература.
Исследования этого направления содержат обширные материалы о климатах прошлого. Меньше результатов было получено при изучении причин изменений климата, хотя эти причины уже давно интересовали специалистов, работающих в данной области. Из-за отсутствия точной теории климата и недостатка, необходимых для этой цели материалов специальных наблюдений при выяснении причин изменений климата возникли большие трудности, не преодоленные до последнего времени. Сейчас не существует общепринятого мнения о причинах изменений и колебаний климата, как для современной эпохи, так и для геологического прошлого.
Целью данного реферата является анализ климатов прошлого, современного и будущего.
Данная работа дает понять, насколько в настоящее время развились представления о климатической системе в целом и об ее закономерностях и изменениях в частности.
1. Климаты Кайнозоя
Таблица 1. Геохронологическая школа (Кайнозойская эра)
Неогеновый период
Существенное влияние на климат неогена (22,5-1,2 млн. лет) оказали абсолютное господство континентальных условий на материках, резко выраженные контрасты наземного рельефа, наличие высоких и протяженных орографических рубежей, сокращение размеров Арктического бассейна и его относительная инсоляция, уменьшение площади Средиземного моря и ряда других окраинных морей. Три основные тенденции эволюции данного периода:
1) прогрессирующее похолодание, распространявшееся от высоких широт, и появление ледовитости в полярных областях;
2) существенное обострение температурных контрастов между высокими и низкими температурами;
3) обособление и резкое преобладание континентальных климатов.
По данным Ф. Дормана и Е. Жилла, в первой половине миоцена температура колебалась в пределах 16-20°C, а в позднем миоцене она снизилась до 13-16°C.
В пределах тропического пояса выделяют также сектора аридного, переменно-влажного и равномерно-влажного климата. Положение аридного сектора (Средиземноморье, Ближний и Средний Восток) фиксируется по развитию соленосных и гипсоносных отложений, а также по распространению саванно-пустнынной растительности. В пределах переменно-влажного сектора накапливались также и угленосные толщи (Западная Европа, юг Северной Америки) и произрастала своеобразная растительность сходная с саванной и жестколистными лесами современного Восточного Средиземноморья.
Область равномерно-влажного тропического климата характеризовалась формированием мощных латернитых покровов и латеритных кор выветривания. Они известны в Австралии, Африке, Америке.
Нужна помощь в написании реферата?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
В пределах субтропического пояса, который наиболее четко и обоснованно выделялся в северном полушарии, располагались области с равномерным и переменным увлажнением. Природные условия этого пояса в течение миоцена испытывали наибольшие изменения, с одной стороны, под влиянием наступающего похолодания, а в другой – в результате увеличения континентального климата.
В конце миоцена в умеренном поясе смешанные хвойно-широколиственные леса обеднялись за счет исчезновения теплолюбивых элементов, а в Сибири и на Аляске в это время сократилась роль широколиственных. В пределах лесов средняя январская температура составляла -10..-12°C, июля- 16-18°C, годовая сумма атмосферных осадков 700-800мм. Характерным для этой эпохи является появление субтропического пояса, сходного по своим климатическим характеристикам с современным. Его появление связано с особенностями атмосферной циркуляции умеренного пояса, на формирование которой влияли климатические условия в Полярном бассейне и в северо-восточной Азии.
В эпохе плиоцена (5,5-1,2 млн. лет) отчетливо выражены 2 климатические фазы. Более теплая фаза характерна для раннего плиоцена, а относительно прохладная существовала в позднем плиоцене.
Также выделяются аридный, переменно-влажный и равномерно-влажный климаты. В пределах аридного – происходило формирование соленосных и гипсоносных осадков. Равнинные пространства были покрыты в основном из травянистых сообществ. В области переменно-влажного тропического климата была развита саванная растительность со свойственным ей животным миром (носороги, жирафы, газели). Условия равномерно-влажного климата способствовали интенсивному развитию мощного растительного покрова.
На протяжении плиоценовой эпохи положение поясов умеренно-холодного и умеренного климата сильно изменялось. Во второй половине плиоцена хвойно-широколиственные леса сменяются хвойно-мелколиственными и березово-ольховыми с примесью кустарниковых, а саванно-степи Поволжья, Казахстана, Монголии и других районов замещаются бореальными степями со злаковой и полынно-лебедовой растительностью.
Похолодание в конце плиоцена настолько усилилось, что привело не только к изменению растительного и животного мира, но и к появлению вначале горно-ледниковых, а затем и небольших покровных оледенений в северном полушарии. В Высоких широтах на смену таежному типу растительности приходит лесотундровая. Похолодание наиболее сильно проявилось в полярных областях и постепенно распространилось в умеренные широты. В течение плиоценовой эпохи климат не был однообразным. Достаточно четко в плиоцене выделяется время потепления, об этом свидетельствуют многочисленные палеоботанические и палеозоологические данные.
В целом можно отметить, что в течение плиоценовой эпохи происходило ухудшение климатических условий, и границы климатических зон смещались к экватору. Если в раннем плиоцене эти изменения протекали достаточно медленно и похолодание коснулось только полярных областей и высокогорных районов, то в позднем плиоцене темп резко увеличился.
Климат четвертичного периода
В начале четвертичного периода было прохладнее, чем в неогене, но теплее по сравнению с современной эпохой. Климатическая зональность имела много общих черт с современной, но ее характерной особенностью являлась большая ширина умеренного и тропического поясов.
Сильное похолодание, наступившее в середине раннего плейстоцена с понижением средних годовых температур на 10-15°С в высоких широтах, привело к образованию вначале мощного снежного, а затем ледяного покрова. Ледниковые покровы, существовавшие в полярных районах, в конце плиоцена стали постепенно увеличиваться в размерах.
В эпохи оледенений нарастание мощности ледниковых покровов вызывало их смещение в направлении к экватору. Наибольшее распространение ледяного покрова отмечалось в районах с влажным морским климатом, в то время как в сухом континентальном климате ледники занимали незначительное площади. Во время наиболее сильных похолоданий ледниковый покров в северном полушарии в среднем достигал 57° с.ш., а в отдельных районах языки ледника простирались до 40° с.ш.
Появление материкового щита и глобальное похолодание вызвали интенсивные изменения климатической зональности. По сравнению с современными пояса арктического и антарктического климатов сильно расширились. Арктический пояс распространился до 40-50° с.ш. Эта территория была занята обширными ледниковыми щитами, тундрой, тундро-степями и морскими льдами. Пояса умеренного, субтропического и тропического климатов были сильно сужены и смещены в низкие широты. В засушливых секторах влажность увеличилась, и в периоды оледенений существовали плювиальные эпохи.
Охлаждающее влияние ледников на прилегающие территории вызвало возникновение своеобразных природных зон, называемых перигляциальными степями. Для них характерно сочетание довольно низких температур в течение года, относительно большого количества суммарной солнечной радиации и очень небольшой суммой атмосферных осадков.
Рост ледникового покрова вызвал общее снижение уровня Мирового океана примерно на 100-150 м по сравнению с современным. В периоды оледенений увеличивалась не только континентальность климата, но и происходило понижение температур ввиду того, что значительная доля солнечной инсоляции из-за высокого альбедо ледяной поверхности не расходовалась на обогрев планеты. В ледниковые эпохи северное полушарие было холоднее южного, и поэтому термический экватор располагался в южном полушарии, а не в северном, как в настоящее время.
Согласно расчетным данным В. Косминского, в арктическом поясе в центральной части ледникового щита годовая суммарная радиация составила 3800-4600 МДж/м2, общее количество атмосферных осадков – 100 мм/год. Средняя температура самого теплого месяца на краю ледникового щита повышалась до 0°C, ВТО время как в центральных районах опускалась до -25…-30C. В перигляциальной области общее количество атмосферных осадков обычно не превышало. 200-250мм/год. Средняя температура самого теплого месяца доходила до 10С, хотя в холодное время года она часто опускалась до -50C. В умеренном поясе расположенном южнее годовой радиационный баланс составлял 600-1000МДж/м2.В некоторых районах температура в летние месяцы составляла 3-5°С, и бывало повышалась до 20°С. На крайнем юге умеренного пояса средние годовые температуры равнялись 7-8°С.
Нужна помощь в написании реферата?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Климаты ледниковых и межледниковых эпох
В течение четвертичного периода наиболее ярко выразилась ритмичность изменений климата, которые носили глобальный характер. Они приводили к периодическому смещению климатических поясов, и их миграция даже за сравнительно короткий промежуток времени составляла 1000—2000 км. Что же касается районов, прилегающих к экватору, то соотношение между оледенениями и плювиалами, т. е. эпохами выпадения обильных осадков во внеледниковых областях, здесь обратное. Ледниковым периодам соответствовали засушливые эпохи, а межледниковьям — дождливые.
Геологические данные свидетельствуют о том, что во время ледниковых эпох соленость вод морей, расположенных в тропическом и экваториальном климате, увеличивалась, следовательно, ледниковые эпохи приводили к возникновению сухого климата в тропических областях.
От межледниковья до ледникового периода среднегодовые температуры поверхностных экваториальных вод изменялись на 6—10°С. Амплитуда климатических изменений нарастала по мере движения от экватора к полюсам и от морских районов к континентальным.
Причем если в областях с морским типом климата происходили колебания в температурном режиме, то во внутриконтинентальных районах изменялась влажность.
В ледниковые эпохи разность между температурами низких и высоких широт в северном полушарии достигала 70°С, в то время как в межледниковые эпохи она составляла всего 30 — 35°С. Увеличение температурных контрастов от межледниковых эпох к ледниковым сопровождалось усилением интенсивности атмосферной циркуляции.
Смещение циклонов к экваториальным широтам приводило к увеличению увлажненности аридных областей, расположенных на территории Южной Европы, Центральной Азии, Африки и Северной Америки.
Циклоническая деятельность в эпохи потеплений обеспечивала обильное выпадение атмосферных осадков в тропических и субтропических широтах. Большое количество атмосферных осадков обеспечивало развитие, с одной стороны, горных ледников, а с другой увеличивало сток равнинных рек. Именно в плювиальные эпохи на равнинах Гоби, Аравии, Сахары Южной Африки и в Австралии была разработана гидрографическая сеть и повышались уровни озер.
В эпохи межледниковий происходило смещение в высокие широты климатических областей, и структура географической оболочки хотя и приближалась к современной. Палеонтологические материалы свидетельствуют о различных особенностях природных зон межледниковий и о значительном расширении экваториальных и тропических поясов по сравнению с эпохами оледенения.
В пределах арктического и антарктического поясов, размеры которых были близки к современным, среднегодовые температуры, как правило, были отрицательными. Средние температуры самого холодного месяца колебались от —30 до —50°С, а в теплые сезоны они повышались до +2°С.
Субарктический пояс характеризовался развитием тундровых и лесотундровых ландшафтов. Средние температуры самого теплого месяца достигали +12°С, и одновременно с этим возрастала годовая сумма атмосферных осадков.
В пределах умеренного пояса, так же как и в современную эпоху были развиты ландшафтно-климатические зоны тайги, широколиственных лесов, лесостепей, степей, полупустынь и пустынь. В зоне тайги в эпохи межледниковий средние температуры в зимнее время не опускались ниже — 20°С, а среднелетние температуры равнялись +10-15°С.
Зона широколиственных лесов характеризовалась среднегодовыми температурами до +4°С. В пределах лесостепной и степной зон климат был более теплым. Среднелетние температуры в этих зонах нередко повышались до 20—25 °С. Общее количество атмосферных осадков не превышало 500 мм и снижалось в центральных районах континентов, где, так же как и в современную эпоху, располагались обширные аридные области, занятые полупустынями и пустынями.
В пределах субтропического пояса выделяются области с соответствующим типом растительности. Северная граница субтропического пояса в эпохи значительных потеплений проходила в более высоких широтах по сравнению с современными. Среднегодовые температуры этого пояса колебались в пределах 14—18°С. В тропическом и экваториальном поясах располагались области с аридным, переменно-влажным (сезонно-влажным) и равномерно-влажным климатом. Среднегодовые температуры в пределах экваториального пояса изменялись в пределах 25-28°С.
2. Реконструкция климатического прошлого
Геоморфологические признаки климата
Хорошими свидетелями климата прошлого являются варвы, или ленточные глины,— отложения в озерах. Накопления глинистых озерных отложений имеют годовой цикл. Каждый годовой слой четко отделен от предыдущего и последующего. В нем можно выделить зимнюю и весенне-летнюю прослойки. Толщина слоев, прослоек и состав материала в них дают представление об условиях окружающего района— потеплениях и похолоданиях, увлажнениях и засухах.
Свидетелями климата прошлого служат также геоморфологические признаки, т. е. особенности рельефа территории или вскрытой под породами поверхности с древним рельефом. Признаком повышенной влажности в прошлом в нынешних пустынях могут служить сохранившиеся следы былой речной сети и речных форм рельефа, их изучение может много рассказать об эпохах увлажнения и иссушения.
Высота древних снеговых линий в горах, отмеченных особыми формами рельефа — карами и нишами, свидетельствует о прошлых похолоданиях. Ветровые (эоловые) формы рельефа помогают восстанавливать циркуляцию атмосферы. Мерзлотные формы рельефа свидетельствуют о наличии мерзлых грунтов в прошлом и, следовательно, о значительных похолоданиях.
Индикаторы климата
В холодном климате замедляется химическое разложение (выветривание) пород, преобладающим становится физическое выветривание (разрушение). Поэтому если в отложениях обнаруживают минералы, легко поддающиеся химическому выветриванию, то это свидетельствует о формировании пласта в условиях холодного климата. Особое место среди индикаторов холодного климата занимают отложения, оставленные ледниками, морены — обломки и частицы породы, перенесенные ледниками. Для них характерен глинистый материал с примесью песка, гравия, щебня, крупных обломков и валунов, иногда хорошо отполированных и даже имеющих царапины, похожие на штриховку. Весь этот материал залегает беспорядочно, не имеет слоев, никак не отсортирован. Мореные отложения древних ледников были погребены под другими отложениями, подвергались давлению вышележащих толщ и даже нагреванию при погружении на значительную глубину. Переработанная временем морена древних ледников, превратившаяся в горную породу, получила название «тиллит». Ледниковое происхождение многих тиллитов подвергалось сомнению, так как похожие отложения могут возникнуть и при оползнях, селях, мутьевых потоках на дне океана. Однако сейчас благодаря усилиям многих исследователей, в. том числе советского ученого Н. М. Чумакова, можно достаточно надежно распознавать тиллиты, оставленные древними ледниками.
Индикаторами сухого (аридного) климата служат отложения, выпадающие из растворов в условиях сильного испарения. К ним относятся отложения каменной поваренной соли, месторождения калийной соли, гипсов. Такие отложения — прямые свидетели климата, близкого к климату современной пустыни.
Индикаторами теплого климата выступают также крупные насекомые. Из морских организмов свидетелями теплого климата оказываются все те, которые используют процесс выделения извести, в частности фораминнферы и организмы, строящие коралловые рифы, поскольку лишь в условиях теплого климата верхний слой морской воды насыщен известью.
В качестве примера геологических индикаторов можно привести белые глины — каолины, сырье для производства фарфора. Каолин —это продукт выветривания (разложения) горной породы в условиях влажного климата. Другим показателем влажного климата являются бокситы — сырье для производства алюминия. В условиях влажного климата шло также образование марганцевых руд и пластов каменного угля. А месторождения фосфоритов формируются в условиях не только влажного, но и теплого климата.
Палеонтологические данные, т. е. остатки животных в отложениях, могут быть важным свидетельством изменений климата в прошлом. Так же, как и для растений, изобилие или, наоборот, бедность видового состава животных могут свидетельствовать о более теплых или более холодных условиях. Холоднокровные животные могут свидетельствовать о теплом климате, особенно если их остатков попадается много. Важным признаком климатических условий могут быть размеры животного. Существует правило Бергмана, согласно которому теплокровные животные близких видов имеют тем больший размер, чем холоднее климат, в котором они живут. Холоднокровные животные, наоборот, больших размеров достигают в условиях теплого климата.
При оценке климата прошлого косвенные индикаторы климата используются очень осторожно. Каждый из них в отдельности не позволяет сделать уверенный вывод о состоянии климата, надежные результаты получаются только при использовании всего комплекса данных — изучении отложений осадочных пород, рельефа, растительных и животных остатков.
3. Климатообразующие факторы
Чтобы раскрыть условия формирования климата, необходимо определить его причины. Их называют климатообразующими факторами. Климатообразующие факторы – это физические механизмы, определяющие внешние воздействия на климатическую систему, а также основные взаимодействия между звеньями климатической системы.
Факторы изменения климата
Археологические исследования однозначно доказывают, что климат планеты Земля изменялся достаточно резко. Для объяснения причин этого существует множество гипотез, учитывающих астрономические и геофизические факторы.
К.Я. Кондратов и Е.. Борисенков пришли к выводу, что климат планеты сохранится неизменным, если не изменится расстояние Земли от Солнца, орбита Земли вокруг Солнца, скорость ее движения и суточного вращения и угол наклона оси вращения Земли к плоскости эклиптики.
По мнению М.О. Френкеля, с начала 40-х гг. прошлого столетия начался период общего потепления. В это время, влияние антропогенных факторов только начинало проявляться, так что повышение температуры скорее носило естественный характер. Однако, с 70-х гг. естественное потепление усилилось влиянием деятельности человека и в итоге стало более значимым.
Климатическая система Земли испытывает воздействие ряда факторов как внешних, так и возникающих в самой системе. Из внешних факторов наиболее четко проявлялись колебания прозрачности атмосферы вулканогенного характера, а из вторых – взаимодействие океанов и льдов, а также разных частей океанов между собой. При этом указанные факторы налагаются один на другой, усиливаясь при совпадении фаз и ослабевая при их различии.
Одним из важнейших звеньев в проблеме солнечно – атмосферных связей является стратосфера, которой отводится роль триггерного (спускового) элемента, обеспечивающего передачу возмущений в нижние слои атмосферы. В стратосфере происходит поглощение ультрафиолетовой радиации Солнца, и в периоды усиления солнечной активности тепловой баланс стратосферы существенно меняется: увеличивается ее приходная часть, что сказывается на температурном режиме и ее циркуляции. Н.В. Исмагилов выявил положительную асинхронную связь между уровнем солнечной активности в 11-летнем цикле и датами весенних перестроек циркуляции.
Астрономические факторы определяют количество энергии излучения Солнца, приходящей к данному участку верхней границы атмосферы за данный период времени (поток солнечной энергии, инсоляция). Этот суммарный по всем длинам волн поток на среднем расстоянии Земли от Солнца называется солнечной постоянной и равен в среднем 1370 Вт/м2.
К внешним геофизическим факторам относятся масса и состав атмосферы, скорость вращения Земли, расположение материков и океанов на поверхности Земли, вулканические извержения. Скорость вращения Земли отчасти определяет интенсивность и характер циркуляции атмосферы, разные радиационные и теплоемкостные характеристики поверхности суши и океана, влияет на радиационный режим, теплообмен между атмосферой и подстилающей поверхностью, на муссонные эффекты. Очертания океанов определяют направление и характер течений, переносящих тепло из тропической зоны в высокие широты. Во время крупных взрывных вулканических извержений в стратосферу выбрасываются большие массы аэрозолей и газов, рассеивающих и поглощающих Солнца и ИК радиацию Земли и атмосферы.
Внутренние естественные факторы возникают и действуют внутри какой-либо составляющей климатической системы или, зарождаясь в одной из составляющих, действуют на другую. К ним относятся излучение и поглощение энергии атмосферой и океаном, атмосферная циркуляция, криосфера (ледники и подземные льды вечной мерзлоты), биосфера, уменьшающая альбедо подстилающей поверхности.
Можно назвать еще несколько антропогенных факторов, воздействующих на глобальный климат, таких как: антропогенное увеличение содержания в атмосфере газов, создающих в ней парниковый эффект ( в первую очередь СО2), острова тепла в городах и промышленных зонах, хозяйственная деятельность человека (строительство водохранилищ, орошение земель, вырубка лесов и др.)
К числу основных факторов и причин, определяющих эволюцию глобального климата Земли относятся следующие:
- Изменения потоков солнечной радиации, связанные с изменением излучения Солнца
- Изменения в распределении суши и моря, определяемые тектоникой плит, и связанные с эти процессами изменения орографии суши, циркуляции океана и его уровня
- Изменения газового состава атмосферы, в первую очередь – концентрация углекислого газа и метана
- Изменения планетарного альбедо
- Изменения орбитальных параметров Земли
- Изменения катастрофического характера – земного и космического
Таблица 2. Химический состав современного атмосферного воздуха
Основными составляющими являются азот, кислород, аргон. Химический состав атмосферы остается постоянным до высоты 100км, выше начинает сказываться гравитационное разделение газов и относительное содержание более легких газов увеличивается.
Другие климатологические факторы
Кроме факторов, рассмотренных выше, имеются также и другие, преимущественно менее важные по действию, что не всеми признается реально. К их числу относятся:
- Влияние колебаний полюсов Земли, для которых не очень ясно, являются ли они фактором, влияющим на атмосферную циркуляцию, или сама атмосферная циркуляция вызывает колебания полюсов. К их числу относятся колебания температуры и увлажнения, а также вулканической деятельности длительностью 30-35 лет.
- Приливными явлениями пытаются объяснить циклы длительность около 19 лет, которые не везде обнаруживаются, и циклы длительностью около 2000 лет, исследовавшиеся Петерсоном.
- Солнечная активность, влияние которой на приземный климат всё еще остаётся дискуссионным. Многие ученые приписывают этому явлению происхождение почти всех колебаний современного климата и колебаний климата геологического прошлого. Влияние этого же фактора на процессы самых верхних слоев атмосферы и на колебания магнитного поля Земли сомнений не вызывает.
Что же создает солнечная активность в земной атмосфере и литосфере. Она воздействует на магнитное поле Земли, меняет существенно температуру в ионосфере при условии, что возмущения ультрафиолетовой и корпускулярной радиации достигают околоземного пространства, создают полярные сияния и т. п. Но в отношении нижних слоев атмосферы мнения расходятся. Обнаруживаются связи экстремальных явлений погоды с солнечными вспышками, изменения глубины барических образований на протяжении солнечных циклов и т. п. Они могут проявлять длительное время, а потом исчезнуть.
В ходе осредненных температур по площади северного полушария солнечная активность почти не проявляется. Вероятно, с ней связанна интенсивность вулканической деятельности, которая является уже основным фактором современных колебаний температуры.
4. Парниковые газы
климат ледниковый атмосферный парниковый
Советский климатолог и метеоролог Михаил Иванович Будыко еще в 1962 году первый опубликовал соображения о том, что сжигание человечеством огромного количества разнообразных топлив, особенно возросшее во второй половине XX века, неизбежно приведет к тому, что содержание углекислого газа в атмосфере будет увеличиваться. А он, как известно, задерживает отдачу с поверхности Земли в космос солнечного и глубинного тепла, что приводит к эффекту, который мы наблюдаем в застекленных парниках. Вследствие такого парникового эффекта средняя температура приземного слоя атмосферы должна постепенно повышаться. Выводы М.И. Будыко заинтересовали американских метеорологов. Они проверили его расчеты, сами провели многочисленные наблюдения и к концу шестидесятых годов пришли к твердому убеждению в том, что парниковый эффект в атмосфере Земли существует и нарастает.
Основными парниковыми газами, в порядке их оцениваемого воздействия на тепловой баланс Земли, являются водяной пар, углекислый газ, метан и озон, оксид азота.
Водяной пар — важнейший естественный парниковый газ, вносит значительный вклад в парниковый эффект с сильной положительной обратной связью. Увеличение температуры воздуха вызывает увеличение влагосодержания атмосферы при примерном сохранении относительной влажности, что вызывает усиление парникового эффекта и тем самым способствует дальнейшему повышению температуры воздуха. Влияние водяного пара также может проявляться через увеличение облачности и изменение количества осадков. Хозяйственная деятельность человека вносит вклад в эмиссию водяного пара, составляющий менее 1%.
Диоксид углерода (CO2). Важнейшую роль в созидании парникового эффекта играет, кроме водяного пара, углекислый газ. Планетарный углеродный цикл представляет собой сложную систему, его функционирование на различных характерных временах определяется различными процессами, которыми соответствуют различные скорости круговорота CO2. Углекислый газ, как и азот, и водяной пар, поступали и поступают в атмосферу из глубоких слоев планеты в ходе дегазации верхней мантии и земной коры. Эти составляющие атмосферного воздуха входят в число газов, выбрасываемых в атмосферу при извержении вулканов, выделяются из глубоких трещин в земной коре и из горячих источников.
Метан (CH4). Метан является парниковым газом. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 23 единицы. Содержание в атмосфере метана росло очень быстро на протяжении последних двух столетий. Сейчас среднее содержание метана CH4 в современной атмосфере оценивается как 1,8 ppm (parts per million, частей на миллион). Его вклад в рассеивание и удержание тепла, излучаемого нагретой солнцем Землей — существенно выше, чем от СО2. Кроме того, метан поглощает излучение Земли в тех «окошках» спектра, которые оказываются прозрачными для других парниковых газов. Без парниковых газов — СO2, паров воды, метана и некоторых других примесей средняя температура на поверхности Земли была бы всего –23°C , а сейчас она около +15°C. Метан высачивается на дне океана через трещины земной коры, выделяется в немалом количестве при горных разработках и при сжигании лесов. Недавно обнаружен новый, совершенно неожиданный источник метана — высшие растения, но механизмы образования и значение данного процесса для самих растений пока не выяснены.
Оксид азота (N2O) — третий по значимости парниковый газ Киотского протокола. Выделяется при производстве и применении минеральных удобрений, в химической промышленности, в сельском хозяйстве и т.п. На него приходится около 6 % глобального потепления.
Тропосферный озон, являясь парниковым газом, тропосферный озон (троп. О3) оказывает как прямое влияние на климат через поглощение длинноволновой радиации Земли и коротковолновой радиации Солнца, так и через химические реакции, которые изменяют концентрации других парниковых газов, например, метана (троп. О3 необходим для образования важного окислителя парниковых газов — радикала — ОН). Увеличение концентрации троп. О3 с середины XVIII века является третьим по величине положительным радиационным воздействием на атмосферу Земли после СО2 и СН4. В целом содержание троп. О3 в тропосфере определяется процессами его образования и разрушения в ходе химических реакций с участием предшественников озона, имеющих как естественное, так и антропогенное происхождение, а также процессами переноса озона из стратосферы (где его содержание значительно больше) и поглощением озона поверхностью земли. Время жизни троп. О3 — до нескольких месяцев, что значительно меньше, чем у других парниковых газов (СО2, СН4, N2O). Концентрация троп. О3 значительно изменяется во времени, по пространству и высоте, и её мониторинг является значительно более сложной задачей, чем мониторинг хорошо перемешанных в атмосфере парниковых газов.
Учеными был сделан однозначный вывод о том, что выбросы в атмосферу, вызванные человеческой деятельностью, приводят к существенному увеличению концентрации парниковых газов в атмосфере. На основе расчетов с использованием компьютерных моделей было показано, что если сохранится нынешняя скорость поступления парниковых газов в атмосферу, то всего за 30 лет температура в среднем по Земному шару повысится, примерно, на 1°. Это необычно большое повышение температуры, если судить по палеоклиматическим данным. Необходимо отметить, что оценки экспертов, по-видимому, несколько занижены. Потепление, скорее всего, будет усиливаться в результате ряда природных процессов. Причиной большего, чем прогнозируемое, потепления может быть неспособность нагревающегося океана поглощать из атмосферы расчетное количество диоксида углерода.
Из результатов численного моделирования также следует, что средняя глобальная температура в следующем столетии будет повышаться со скоростью 0,3°С за 10 лет. В результате к 2050 г. она может возрасти (по сравнению с доиндустриальным временем) на 2°С, а к 2100 году — на 4°С. Глобальное потепление должно сопровождаться усилением осадков (к 2030 г. на несколько процентов), а также повышением уровня Мирового океана (к 2030 г. — на 20 см, а к концу столетия — на 65 см).
5. Киотский протокол
Киотский протокол — международное соглашение, принятое в Киото (Япония) в декабре 1997 года в дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Оно обязывает развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов. Количественные обязательства. Киотский протокол стал первым глобальным соглашением об охране окружающей среды, основанным на рыночном механизме регулирования — механизме международной торговли квотами на выбросы парниковых газов. Первый период осуществления протокола начался 1 января 2008 года и продлился пять лет до 31 декабря 2012 года, после чего, как ожидается, на смену ему придёт новое соглашение.
Цель Киотского протокола – уменьшить количество выбросов парниковых газов (ПГ) в атмосферу на период с 1 января 2008 года по 31 декабря 2012 года на 5,2 %. Проект был составлен таким образом, чтобы экологичные регионы получали материальную выгоду. В общих чертах схема выглядит так: на каждую область приходится определенное количество допустимых выбросов в атмосферу. А не использованные квоты можно продавать другим регионам. Договор был инициирован, в первую очередь, ЕС и Японией. Они прислушались к климатологам, которые уверяли, что через 100 лет на Земле температура воздуха в некоторых точках планеты может повыситься более чем на 5°С, а концентрация метана возрастет на 120 %. Планировалось, что выполнение условий «Киото» позволит снизить потенциальные показатели вдвое.
Основные обязательства взяли на себя индустриальные страны:
- Евросоюздолжен сократить выбросы на 8 %
- США- на 7%
- Японияи Канада — на 6 %
- СтраныВосточной Европы и Прибалтики — в среднем на 8 %
- Россияи Украина — сохранить среднегодовые выбросы в 2008—2012 годах на уровне 1990 года
Развивающиеся страны, включая Китай и Индию, обязательств на себя не брали.
Механизм гибкости. Торговлю квотами, при которой государства или отдельные хозяйствующие субъекты на его территории могут продавать или покупать квоты на выбросы парниковых газов на национальном, региональном или международном рынках;
Страны, участвующие в подписании протокола. По состоянию на 25 ноября 2009 Протокол был ратифицирован 192 странами мира (на эти страны совокупно приходится 63,7 % общемировых выбросов). Заметным исключением из этого списка являются США.
Второй период действия Киотского протокола начинается в 2013 году и пройдет уже без участия России, Канады, Японии и Новой Зеландии, которые взять на себя обязательства по выбросам отказались. А поскольку самые «вредные» по количеству выбросов США, Китай и Индия вообще никогда не соблюдали положений Киотского протокола, то документ мало поможет в деле сохранения атмосферы нашей планеты. При этом участие в первом раунде протокола для России не было особенно затруднительным: в 2000 году объем вредных выбросов в атмосферу в России был на 38% ниже нормы, а в 2010 году – на 34%, и это позволяло российским компаниям торговать квотами, в результате чего они получили по оценке Минэкономразвития дополнительную прибыль на общую сумму до 30 млрд евро (по оценке Сбербанка – всего $600 млн). Как бы то ни было, доходы от продажи квот падают – цена за выброс тонны эквивалента CO2 за год упала на 88%, опустившись ниже 1 евро. Второй период действия Киотского протокола продлится до 2020 года.
Естественнонаучное обоснование Киотского протокола часто подвергают критике. Во-первых, сам факт долгосрочного глобального потепления вызывает сомнения у многих экспертов. Рост среднегодовых температур за последние несколько десятилетий может оказаться случайной флуктуацией, вслед за которой климат вернется к норме или даже произойдет всеобщее похолодание. Во-вторых, если действительно происходит устойчивое глобальное повышение температур, не очевидно, что решающую роль в этом играет именно деятельность людей. В истории Земли известно несколько эпох относительно резкого потепления (последние из них – примерно 140 и 10 тыс. лет назад), которые происходили без участия человека. Есть мнение, что рост содержания в атмосфере углекислого газа является вовсе не причиной, а, наоборот, следствием глобального потепления. В-третьих, не очевидно, что глобальное потепление будет в целом для человечества катастрофично. Хотя, например, некоторые страны Европы (как Голландия) могут оказаться под водой, однако потепление позволит активно освоить те территории, которые сейчас почти исключены из экономического использования (Канада, Сибирь, полярные моря), и общий баланс потерь и выгод может оказаться положительным. Все эти сомнения, однако, не опровергают полезности создания механизмов глобального регулирования уровня загрязнений окружающей среды.
6. Обзор исследований многолетних колебаний температуры воздуха
Температура воздуха является одним из основных климатических показателей. Благодаря изучению пространственной и временной изменчивости температурного режима диагностируются изменения климата в масштабах от локального и регионального до глобального.
М.А. Верещагин, Ю.П. Переведенцев, К.М. Шанталинский, В.Д. Тудрий, С.Ф. Батршина и А.И. Лысая, используя архив аномалий средних годовых температур воздуха, созданного в университете Восточной Англии, выполнили анализ векового хода и межгодовой изменчивости глобального приземного термического режима за 142 года (1856-1997 гг.). [2] Оценки текущего состояния климата существенно расходятся, а число дискутируемых вопросов со временем растет. В связи с этим предпринятый анализ был направлен, прежде всего, на получение независимых уточняющих оценок. Суть полученных ими основных результатов состоит в следующем:
Нужна помощь в написании реферата?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
1. Берущий начало с середины XIX века процесс глобального потепления продолжается, что уже привело к повышению средней глобальной температуры на 0, 59°С. Около 90 % этой величины объясняется вариациями CO2 и прозрачностью атмосферы.
2. Внутривековые изменения средних годовых температур воздуха на полушариях имели волнообразную природу и характеризовались заметной обособленностью, что объясняется различиями физического состава и условий функционирования климатической системы на полушариях. Осредненные по Северному полушарию ежегодные значения средних годовых температур воздуха в течение всего исследуемого периода неизменно превышали их значения для Южного полушария; средняя величина разностей средних годовых температур воздуха между полушариями составила 1, 28°С.
Однако волны тепла на Южном полушарии имели большую продолжительность, а волны холода были короче, чем на Северном полушарии при характерной их продолжительности в 25-30 лет (за 142 года указанные разности уменьшились почти на 0, 06°С)
3. Темпы потепления на Земле и в Северном полушарии в годы появлений волн тепла неуклонно возрастали и, начиная с 1970-х гг., достигли наибольших значений (0, 184 и 0, 229°С/10 лет – соответственно). Последнее, вероятно, подтверждает гипотезу о частично антропогенном характере потепления последних десятилетий, на Южном полушарии, — напротив, начиная с 1950-х гг., проявилось заметное «отставание» темпов потепления (0, 104°С/10 лет), было связано с ростом затрат тепла, обусловленных таянием материкового льда и тепловым расширением океана, большая часть массы которого находилась здесь.
4. Ускорение темпов потепления последних лет в Северном полушарии сопровождалось мощным всплеском межгодовой изменчивости средних годовых температур воздуха (МИ СГТВ) . В то же время в полных рядах МИ СГТВ линейный тренд отсутствует.
Были рассчитаны характеристики линейного тренда (Ю.П. Переведенцев, М.А. Верещагин, К.И. Шанталинский) [6] и, с целью подавления высокочастотного климатического шума, проведено сглаживание рядов температуры низкочастотным фильтром Поттера (L > 3 лет) в ряде метеорологических станций, в частности Перми:
Таблица 3. Характеристики линейного тренда, определенного по средним суточным и срочным значениям температуры воздуха за период 1966-1990 гг.
В таблице приведены показатели линейного тренда и дана оценка статистической значимости ( a – коэффициент наклона линейного тренда, p – уровень значимости его определения, R2 – коэффициент детерминации, показывающий вклад линейного тренда в общую дисперсию исследуемого ряда).
Анализ результатов расчетов позволил сделать вывод, что наблюдается рост значений температуры в рядах средних суточных значений, а также значений температуры в 00 и 12 часов в исследуемый период. При этом обнаруживается колебательный характер хода температуры.
Таким образом, региональное проявление глобального потепления заметно сказывается на структуре временных рядов температуры.
Было показано, что территориальное распределение средней месячной температуры и среднеквадратических отклонений (СКО) особенно в холодный период (1958-1977) определяется в первую очередь географическими особенностями района – наличием холодных поверхностей Арктики и Гренландии, теплых – Атлантики, юга Европы и Средиземноморья. Береговая линия способствует формированию контрастов в температурных полях. Северные районы отличаются повышенными значениями СКО, достигающими 7, 5°С. Процесс неоднороден и по вертикали: если вблизи земной поверхности имеет место рост температуры, то в верхней тропосфере и нижней стратосфере, наоборот, падение.
7. Климат будущего планеты Земля
В основном все прогнозы основаны на результатах работы сложных компьютерных систем моделирования климата Земли. Изучая тенденции изменения климата, специалисты пришли к выводу, что в ближайшие 50 лет температура на поверхности Земли в среднем вырастет на 2-3°С, в ближайшие 100 лет — на 4-5°С. Из-за глобального потепления климата на 4°С воды расположенных на экваторе океанов станут теплее на 3°С. На поверхности материков температура станет выше в среднем на 5°С, а на полюсах — почти на 8°С.
В районах Арктики ожидается полное оттаивание льда. Если рассматривать средние широты, где расположены районы Северной Канады, Аляски и России, то можно сказать, что жители этих территорий уже ощущают на себе задатки глобального потепления ранее холодных территорий.
Климат станет не только теплее, но и влажнее, то есть осадков станет больше. Если взять показатели смертности в Европе, то учёные прогнозируют, что в Северной Европе смертность уменьшится из-за смягчения климата, а в Южной Европе она увеличится в связи с засухой и жарой. Также вероятнее всего потепление принесёт за собой стихийные пожары, которые загубят огромные территории лесопосадок.
Прогнозируемое повышение температуры может привести к:
Нужна помощь в написании реферата?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
— таянию ледников и повышение в результате этого уровня океана, что приведет к затоплению значительных прибрежных территорий, островов и даже целых стран (Нидерланды, Бангладеш);
— изменению направления океанических течений и ветров, а, следовательно влажности и температуры воздуха, особенно в Евразии и Северной Америке;
— смещению на север климатических поясов, наступление пустынь, эрозия почв и усиление дефицита пресной воды;
— распространению тропических инфекционных болезней (малярии и др.), увеличение частоты и мощности стихийных явлений (ураганов, паводков, засух и т.п.).
В субтропиках ожидается уменьшение количества дождя на 30%. За этим последует высыхание огромной полосы земли от Средиземноморской Европы и Северной Африки через Средний Восток до Центральной Азии. Климат станет жарким и сухим, почвы — не плодородными. Самой главной «бомбой» в ожидаемом прогнозе является оттаивание «вечной мерзлоты», которое приведёт к высвобождению торфяников Сибири, которые хранят в себе огромные запасы метана — одного из самых мощных парниковых газов на планете.
В 2040 году всем материкам Земли грозит сильнейшая засуха. В результате катаклизма изменится климат и погодные условия. Причина изменения климата, это значительное увеличение выброса парниковых газов в околоземную атмосферу. Такое предсказание озвучили ведущие специалисты Центра атмосферного исследования США (NCAR).
По мнению климатолога Эйгуо Дея, глобальное повышение температуры окружающей среды в сочетании со значительным изменением климата станут основной причиной для установления сухой погоды во всем мире. Если проведенные расчеты верны, то следует ожидать разрушительные последствия от надвигающейся на планету засухи. Особенно от изменений в климате пострадают Южная Европа, Латинская Америка, большая часть государств Азии, Ближний Восток, центральная часть США и Африка.
Заключение
В данном реферате было рассмотрено глобальное изменения климата в период с начала кайнозоя до настоящего времени, а также были предприняты попытки оценить будущее состояние климата нашей планеты. В изменениях климата Земли за последние 0,5-1млн лет определяющую роль играли циклы Меланковича. Из выше перечисленных материалов можно сделать вывод, что в современную эпоху глобальный климат уже в некоторой мере изменен и в результате хозяйственной деятельности человека. Эти изменения обусловлены главным образом увеличением массы аэрозоля и углекислого газа в атмосфере.
Человечество в целом еще не осознало свое пагубное воздействие на окружающую среду. Неразумное влияние на окружающую среду, оказывает негативное влияние не только на самих людей, но и на все живые организмы населяющие планету. Изменение климата в современной эпохе показывает насколько большое влияние человек оказывает на природу и, к сожалению, это влияние, в основном, носит отрицательный характер.ї
Список использованных источников
1. «Наука и жизнь». 1989. №12.Журнал
2. Кислов А.В. Климат в прошлом, настоящем и будущем. М.: МАИК Наука/ Интерпериодика, 2001. 351 с.
3. Монин А.С., Шишков Ю.А. История климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 408 с.
4. Рогиенко С. Киотская рулетка. М.: огни, 2003.
5. Синицын В. М. Введение в палеоклиматологию . Л., «Недра» 1967, 232с.
6. Ясаманов Н.А. Древние климаты Земли. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.- 296 с.
7. Электронный ресурс — http://earthecology.ru
8. Электронный ресурс — http://news-mining.ru
9. Электронный ресурс — http://unfccc.int/kyoto_protocol
10. Афанасьев А.Н. Колебания гидрометеорологического режима на территории СССР. М.: Наука, 1967. 423 с.
11. Верещагин М. А., Переведенцев Ю.П.,. Шанталинский К.М, Тудрий В.Д., Батршина С.Ф., Лысая А.И. О некоторых результатах изучения векового хода и межгодовой изменчивости глобального термического режима во второй половине XIX-го и в XX-м столетии // Метеорология на рубеже веков: итоги и перспективы развития. Тез. докл. Всеросс. науч. конф. Пермь, 2000. С. 33-34.
12. Дроздов О.А. Арапов П.П., Лугина К.М., Мосолова Г.И. Об особенностях климата при потеплениях последних столетий // Тез. докл. Всеросс. науч. конф. Казань, 2000. С. 24-26.
13. Кароль И.Л. Введение в динамику климата Земли. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 215 с.
14. Мазуров Г.И., Вишнякова Т.В., Акселевич В.И. Меняется ли климат Земли? // Материалы Междун. научно-практич. конф. Пермь, 2002. С. 57-60.
15. Переведенцев Ю.П., Верещагин М.А., Шанталинский К.М. Изменчивость температуры воздуха и скорости ветра на востоке TXH в период 1966 – 1990 гг. // Метеорология на рубеже веков: итоги и перспективы развития. Тез. докл. Всеросс. науч. конф. Пермь, 2000. С. 35-36.