Глобальные климатические изменения

В ХХ веке произошло быстрое и значительное потепление климата, которое продолжается и сейчас. Экологи связывают его главным образом с деятельностью человека, то есть с антропогенными факторами.

Основные причины — завершившийся за последние 100 лет промышленный переворот в большинстве стран мира и увеличение населения Земли в 4 раза, что сказалось на масштабах добычи ресурсов, производства продукции и её потребления.

По разным климатическим моделям ожидается дальнейшее повышение средних температур на 1,1-6,4°С с её понижением в отдельных регионах. Это влияет на режим осадков, их распределение, усиление природных катаклизмов и т. д.

Парниковый эффект

Парниковый эффект защищает Землю от переохлаждения, но при его чрезмерном усилении он начинает оказывать негативное влияние из-за перегрева планеты. При увеличении концентрации парниковых газов парниковый эффект усиливается, что приводит к росту температуры воздуха в нижних слоях атмосферы и у земной поверхности.

Формирование парникового эффекта:

1. солнечная энергия проходит через атмосферу и нагревает поверхность Земли

2. излучаемая Землей тепловая энергия поступает обратно в атмосферу и задерживается ей

3. тепло направляется обратно к земной поверхности и поддерживает необходимую для жизнедеятельности организмов температуру 

• Водяной пар — основной парниковый газ, но изменение его концентрации в атмосфере связано не напрямую с деятельностью человека, а с потеплением, которое в свою очередь является результатом воздействия других парниковых газов, поступающих от деятельности человека

• Углекислый газ — на него приходится около 76% глобальных антропогенных выбросов

• Метан — в глобальном масштабе на него приходится примерно 16% антропогенных выбросов; сохраняется в атмосфере гораздо меньше по времени, чем CO2 (около десяти лет), но действует интенсивнее — его влияние на глобальное потепление в 25 раз больше, чем у углекислого газа за 100-летний период

• Оксид азота — на его долю приходится около 6% антропогенных выбросов; его потенциал глобального потепления в 300 раз больше, чем у CO2 в 100-летнем масштабе, а остается в атмосфере оксид азота в среднем чуть больше века

• Фторированные газы: гидрофторуглероды (HFC), перфторуглероды (PFC), гексафторид серы (SF6), трифторид азота (NF3) — их выбросы намного меньше (около 2%), но они улавливают значительно больше тепла и имеют длительный срок распада в атмосфере, который может доходить до десятков тысяч лет

Источники поступления парниковых газов

Сжигание ископаемого топлива, возросшее по объёмам к середине ХХ в., и массовое сведение тропических лесов привели к увеличению количества парниковых газов, в частности углекислого, в атмосфере.

Основные причины усиления парникового эффекта на данный момент:

• использование горючих полезных ископаемых в промышленности

• выхлопные газы легковых и грузовых автомобилей 

• вырубка лесов, которые поглощают углекислый газ и выделяют кислород, и лесные пожары

• рост численности населения (больший спрос на продукты питания, одежды, жилища и т. д. повышает объём промышленного производства)

• испарения различных соединений в составе удобрений

• разложение и горение мусора на полигонах

Из 5 основных  парниковых газов 3 вызывают наибольшую озабоченность, так как тесно связаны с деятельностью человека:

Рассмотрим подробнее влияние различных отраслей хозяйства на усиление парникового эффекта.

Сельское хозяйство:

• выбросы, связанные с энергетикой, в результате использования техники в сельском хозяйстве и рыболовстве (1,7%)

• потеря углерода почвами при деградации пастбищ и пахотных земель (1,5%)

• чистые выбросы углекислого газа при обезлесении (2,2%)

• сжигание сельскохозяйственных остатков (от риса, пшеницы, сахарного тростника и др.) для подготовки земли к повторному посеву с выделением углекислого газа (3,5%)

• выбросы метана на затопленных рисовых полях (1,3%)

• выбросы закиси азота из сельскохозяйственных почв при внесении в почвы синтетических азотных удобрений (4,1%)

• выделение метана в процессе жизнедеятельности домашнего скота (особенно жвачных животных) (5,8%)

Промышленность:

• производство чугуна и стали (7,2%)

• химическая и нефтехимическая промышленность — производство удобрений, фармацевтических препаратов, хладагентов, добыча нефти и газа и т. д. (3,6%)

• производство пищевой промышленности (переработка сырых сельскохозяйственных продуктов в их конечные продукты) (1%)

• производство цветных металлов (0,7%)

• целлюлозно-бумажная промышленность (0,6%) — выбросы, связанные с энергетикой, в результате переработки древесины в бумагу и целлюлозу

• выбросы, связанные с энергетикой, при производстве транспортных средств (0,5%)

• прочие отрасли (10,6%) — выбросы, связанные с энергетикой, в горнодобывающей промышленности, при разработке карьеров, строительстве, в текстильной промышленности и т. д.

• производство цемента (3%)

• неорганизованные выбросы от нефти, газа и угля (случайная утечка при добыче/ транспортировке, сжигание газа на факелах, выделение из нефтяных скважин) (5,8%)

Транспорт:

• автомобильный транспорт (11,9%) — выбросы от сжигания бензина и дизельного топлива

• авиация (1,9%) — выбросы от пассажирских и грузовых перевозок, а также от внутренней и международной авиации

• судоходство (1,7%) — выбросы от сжигания топлива на пассажирские и грузовые морские перевозки

• железнодорожный транспорт (0,4%)

• трубопровод (0,3%)

Деятельность человека:

• сточные воды (1,3%) — выделение метана и закиси азота при разложении органического вещества 

• выбросы метана при разложении органического вещества на свалках (1,9%)

• жилые и коммерческие здания (17,5%) — выбросы, связанные с энергетикой, от производства электроэнергии для освещения, отопления, работы бытовой техники, приготовления пищи и т. д.

• выбросы от производства пищевых продуктов (углекислый газ, закись азота, метан) — 10-30% углеродного следа домохозяйств

• больший углеродный след на калорию у мясных продуктов, чем зерновых или овощных

Озоновые дыры

К концу ХХ в. в атмосфере увеличилась концентрация не характерных для её состава газов антропогенного происхождения — хлорфторуглеводородов, в том числе фреонов.

Производство фреонов началось в 1930-х годах и было связано с холодильными установками, кондиционерами, аэрозолями и т. д. Действие этих веществ привело к формировании озоновых дыр — областей в озоновом слое Земли, в которых содержание озона мало. Фреоны очень устойчивы (могут существовать в атмосфере 80-170 лет), а при достижении озонового слоя высвобождают хлор, разрушающий озон.

Ещё одна причина образования озоновых дыр — запуск космических ракет, после чего на восстановление слоя уходит несколько недель.

Последствия глобальных климатических изменений

Таяние ледников

Температура на полюсах земного шара поднимается в среднем вдвое быстрее, чем в остальном мире. В связи с этим льды, покрывающие Северный Ледовитый океан и Антарктиду, интенсивно тают.

Из-за сокращения поверхности ледников снижается альбедо — отражательная способность земной поверхности, которая у белого льда достигает 90%, а у темных вод океана — 5%. В результате меньше солнечной энергии отражается от земной поверхности и больше её поглощается, приводя к повышению приземной температуры и интентсивному таянию льдов.

Таяние многолетней мерзлоты

Таяние вечной мерзлоты — это, по сути, то же таяние ледников, но отягощённое тем, что в обширных слоях замёрзшей почвы (вечная мерзлота занимает 1/4 площади Евразии) заморожено огромное количество органических останков. Их таяние приводит к выбросу в атмосферу большого количество CO2 и метана.

Увеличение температур многолетней мерзлоты в Восточной и Западной Сибири и на севере Аляски составляет 1-3°С. Проблема с выделением метана из мерзлоты — положительная обратная связь в виде усиления парникового эффекта и ещё большего потепления. Ещё одно последствие — смещение природных зон к полюсам.

Повышение уровня Мирового океана

Таяние льдов Северного Ледовитого океана привело к подъёму уровня воды на 10-20 см за последние 100 лет, а на данный момент скорость подъёма составляет 2-3 мм в год. Повышение уровня воды может привести к затоплению густонаселённых прибрежных окраин материков. Также из-за таяния ледников и морского льда меняются гидрологические свойства океана (температура, солёность и др.).

Природные катаклизмы

Из-за общих климатических изменений растёт частота и сила опасных природных явлений — ураганов, засух, наводнений, волн тепла и т. д. Пожары в Сибири, в Австралии и в лесах Амазонии с каждым годом усиливаются. В целом, изменения погоды становятся более резкими. Меняется распределение осадков и происходит обострение экстремальных осадков, в результате чего влажные регионы становятся еще более влажными, а засушливые — суше.

Появление непригодных для жизни человека территорий

• Из-за затопления: повышение уровня воды в океане угрожает в первую очередь островным государствам, странам с протяженной береговой линией и территориям, расположенным низко над уровнем моря

• Из-за чрезмерной жары:

  
  

  Непрерывное повышение средней температуры и влажности в некоторых местах планеты создаёт угрозу для жизни человека — прежде всего это явление касается стран Аравийского полуострова.

  
  

  Также серьёзный урон наносится здравоохранительной системе — из-за аномальной жары повышается риск сердечно-сосудистых заболеваний, тепловых ударов, обмороков и приступов эпилепсии.

• Из-за опустынивания: повышение общей температуры воздуха и участившиеся засухи приводят к деградации земель в засушливых областях планеты и образованию пустынь, в которых невозможно ведение с/х — наиболее уязвимы к этому Сахара, Арктика, небольшие острова и дельтовые районы в Азии

Потеря культурного наследия

Уход под воду древних приморских городов — Венеции, Амстердама, Гамбурга — или затопление уникальных атоллов в Океании. Исчезновение объектов всемирного наследия — это не только эстетическая потеря, но и уход пласта культуры и истории.

Сокращение биоразнообразия

Многие виды животных и растений могут существовать только в строго определённых температурных условиях. Потепление хотя бы на 1°C ведёт к их вымиранию или миграции. Исчезновение одного вида приводит к нарушению пищевой цепочки и возможному уничтожению целых экосистем.

Изменение экосистем и естественной среды обитания, смещение географических ареалов, сезонных видов деятельности, моделей миграции также влияют на число видов.

Отдельно выделяемое последствие  — миграции насекомых. Для некоторых животных повышение температуры на планете — это, наоборот, положительное изменение (например, расширение ареала обитания саранчи, которая живёт и размножается в относительно тёплых регионах, как результат климатических изменений).

Дефицит пресной воды

В засушливых регионах (например, в Центральной Азии или Южной Африке) дополнительные природные катаклизмы приводят к уменьшению количества осадков, снижению урожайности, нехватке питьевой воды — в общем итоге, к усилению продовольственной и других социальных проблем.

Влияние на здоровье человека

Повышенная температура стимулирует размножение и распространение животных-переносчиков болезней — малярийных комаров, мух Цеце, энцефалитных клещей. Глобальное потепление может вызвать вспышки инфекционных заболеваний: жёлтой лихорадки, птичьего гриппа, холеры и др.

Политические конфликты

Ограниченность ресурсов, в первую очередь питьевой воды и продовольствия, и появление новых форм социального неравенства ведёт к конфликтам в борьбе за доступ к этим ресурсам.

Последствия глобальных климатических изменений для России

Способы борьбы с глобальными климатическими изменениями

• сокращение использования ископаемого топлива

• развитие альтернативной энергетики, в т. ч. из возобновляемых источников

• повышение энергоэффективности и модернизация технологий по сбережению энергии

• улавливание из атмосферы и захоронение углекислого газа 

• устойчивое лесоуправление, предотвращение лесных пожаров

• переход к интенсивному сельскому хозяйству

• восстановление почвенных покровов, так как потеря гумуса напрямую влияет на парниковый эффект

• переход на электротранспорт, развитие инфраструктуры для массового использования общественного транспорта и другие, более локальные решения