Причины изменения климата солнце

Изменение климата Земли

Климат нашей планеты постоянно меняется и эта глобальная экологическая проблема становится все более угрожающей для человечества. Процессы потепления подтверждены многочисленными научными исследованиями, однако до сих пор ученые спорят о том, стоит ли ждать «апокалипсиса».

Некоторые климатологи полагают, что климатические изменения – естественный планетарный процесс, бояться которого не нужно. Но, по мнению большинства ученых, потепление – причина таяния ледников и повышения уровня океанов, а также учащения летних засух, мощных ураганов, наводнений.

Причины изменения климата

Климат на планете формируется под влиянием Солнца. Солнечное излучение нагревает земную поверхность неравномерно (в экваториальной области сильнее), из-за этого образуются движущиеся в определенном направлении ветры и морские течения. При повышении солнечной активности отмечаются потепления и геомагнитные бури.

Естественными причинами климатических преобразований являются сдвиги планетарной орбиты, изменения геомагнитного поля, движения материковых и океанических плит, вулканические извержения. На протяжении всей истории планеты они влияли на климат, способствовали его циклическим колебаниям, называемым ледниковыми периодами и межледниковьями.

Но на данном этапе существования планеты к естественным причинам преобразований климата добавились антропогенные, то есть связанные с деятельностью человека. Основная причина – парниковый эффект. С начала 21 века его воздействие на планету в 8 раз превысило по интенсивности воздействие солнечной радиации.

Под парниковым эффектом подразумевается задержка в атмосфере излучаемого планетой тепла. То есть атмосфера играет роль непроницаемой пленки, а Землю можно сравнить с огромной теплицей. Солнечное излучение проходит через земную атмосферу, нагревает поверхность. Но тепло, исходящее из нагретой поверхности планеты, не может уйти в космос, остается в атмосферных слоях. Причина такого явления – накопление в атмосфере в результате антропогенной деятельности газов, задерживающих исходящее из планеты длинноволновое инфракрасное излучение. Такие газы называются «парниковыми».

Факторы изменения климата

Следует подробнее рассказать о факторах, провоцирующих глобальное изменение климата на Земле:

Солнечное излучение. Изменяющаяся солнечная активность на протяжении всего существования планеты провоцировала климатические колебания, смену ледниковых периодов межледниковьями. Кроме того, ближайшая звезда постепенно стареет, расширяется, а значит, ее влияние на планету усиливается.
«Парниковые» газы, накапливающиеся в нижних атмосферных слоях. К ним относятся:
- водяной пар – естественный газ, участвующий в образовании облачности;
- углекислый газ появляется в атмосфере в результате разложения органики и вулканических извержений, потребляется растительностью (из-за человеческой деятельности его количество растет быстрее, чем успевают поглощать растения);
- метан поступает в атмосферу при горении биологических отходов, добыче природного газа и каменного угля, держится в атмосферных слоях несколько лет, создает парниковый эффект гораздо активнее, чем углекислый газ;
- озон бывает стратосферным и тропосферным, первый защищает планету от вредоносного ультрафиолета, второй создает парниковый эффект, несет опасность для живых организмов, образуется в результате промышленных выбросов.
Сдвиги земной орбиты, вызванные влиянием Луны и планет Солнечной системы, приводят к изменению интенсивности солнечного излучения, поступающего на земную поверхность.
Вулканическая активность. Газы и твердые частицы, выбрасывающиеся в атмосферу при извержении, влияют на климат, приводят к снижению температуры, засухе. Оседая на горных склонах, могут вызвать лавину или сель.

Парниковые газы накапливаются в атмосфере в результате воздействия разнообразных антропогенных факторов:

сгорания топлива;
использования аэрозолей;
выброса отходов тяжелой промышленности;
химической обработки сельскохозяйственных земель;
животноводческой деятельности;
вырубки лесов;
свалок мусора и захоронений отходов.

Если бы к естественным факторам не прибавились антропогенные, то изменение климата не носило бы такой выраженный характер.

Последствия глобальных изменений

Негативных последствий глобального потепления гораздо больше, чем положительных.
Из благоприятных моментов следует отметить:

увеличение урожайности сельскохозяйственных культур в условиях умеренного климата;
повышение продуктивности лесных биоценозов.

Отрицательные последствия изменения климата:

повышение влажности климата, усиление неравномерности выпадения осадков, приводящее к учащению засух и наводнений;
повышение уровня Мирового океана, затопление мелких островов и прибрежных низменностей;
угнетающее влияние на живую природу, слишком быстрое изменение среды обитания растительных и животных организмов (ученые предсказывают вымирание 30% не сумевших приспособиться видов);
таяние ледников, возрастание опасности лавин и селевых потоков;
снижение количества осадков и объема пресных водоемов, дефицит питьевой воды;
снижение урожайности в сельскохозяйственных районах вне умеренного климата;
негативное влияние на здоровье человека, повышение частоты сердечно-сосудистых, психических и некоторых других патологий;
снижение продуктового обеспечение населения.

Пути решения проблемы

Чтобы страшные последствия глобального изменения климата не стали реальностью, человечеству необходимо срочно снизить поступление «парниковых» газов в атмосферу. Для этого нужен переход на чистые и возобновляемые источники энергии. И он неизбежен в будущем, поскольку ныне реализуемые источники топлива невозобновляемые, и они рано или поздно исчерпаются.

Для снижения концентрации углекислого газа в атмосфере требуется восстановление лесных массивов.

К сожалению, пока идет обратный процесс – интенсивная рубка.

Читайте также: Съемка наса солнца нло

Сообществом развитых стран организованы программы, направленные на борьбу с «парниковыми» выбросами. Реализуются проекты по сохранению лесов, увеличению территорий, занятых растительностью. Развивающиеся страны в рамках Киотского протокола, оформленного в 1997 году, приняли обязательства по снижению промышленных выбросов опасных газов. Во всем мире существенно увеличивается число предприятий и хозяйственных объектов, использующих ветровую и солнечную энергию для выработки топлива.

С реализацией вышеперечисленных мер нельзя затягивать. По прогнозам ученых, если климатические изменения будут продолжаться в том же темпе, то европейцев ждет тяжелое испытание: из-за таяния покровных ледников Арктики и Гренландии повысится уровень океана, течение Гольфстрим изменит направление, Европу накроет ледниковый период. Человечество во всех частях света вынуждено будет выживать в условиях засух и ураганов, эпидемических вспышек, острого дефицита пищи и питьевой воды.

Источник

Причины изменения климата солнце

Изменение климата — колебания климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, выражающиеся в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Учитываются изменения как средних значений погодных параметров, так и изменения частоты экстремальных погодных явлений. Изучением изменений климата занимается наука палеоклиматология. Причиной изменения климата являются динамические процессы на Земле, внешние воздействия, такие как колебания интенсивности солнечного излучения, и, по одной из версий, с недавних пор, деятельность человека. В последнее время термин «изменение климата» используется как правило (особенно в контексте экологической политики) для обозначения изменения в современном климате.

Факторы изменения климата

Изменения климата обусловлены переменами в земной атмосфере, процессами, происходящими в других частях Земли, таких как океаны, ледники, а также эффектами, сопутствующими деятельности человека. Внешние процессы, формирующие климат, — это изменения солнечной радиации и орбиты Земли.

изменение размеров, рельефа и взаимного расположения материков и океанов,
изменение светимости солнца,
изменения параметров орбиты и оси Земли,
изменение прозрачности атмосферы и её состава в результате изменений вулканической активности Земли,
изменение концентрации парниковых газов (СО₂ и CH₄) в атмосфере,
изменение отражательной способности поверхности Земли (альбедо),
изменение количества тепла, имеющегося в глубинах океана.
изменение естественного подслоя Земли между ядром и земной корой, вследствие откачки нефти и газа.

Климатические изменения на Земле

Погода — это ежедневное состояние атмосферы. Погода является хаотичной нелинейной динамической системой. Климат — это усредненное состояние погоды и он предсказуем. Климат включает в себя такие показатели, как средняя температура, количество осадков, количество солнечных дней и другие переменные, которые могут быть измерены в каком-либо определенном месте. Однако на Земле происходят и такие процессы, которые могут оказывать влияние на климат.

Ледники признаны одними из самых чувствительных показателей изменения климата. Они существенно увеличиваются в размерах во время охлаждения климата (т. н. «малые ледниковые периоды») и уменьшаются во время потепления климата. Ледники растут и тают из-за природных изменений и под влиянием внешних воздействий. В прошлом веке ледники не были способны регенерировать достаточно льда в течение зим, чтобы восстановить потери льда во время летних месяцев.

Самые значительные климатические процессы за последние несколько миллионов лет — это смена гляциальных (ледниковых эпох) и интергляциальных (межледниковий) эпох текущего ледникового периода, обусловленные изменениями орбиты и оси Земли. Изменение состояния континентальных льдов и колебания уровня моря в пределах 130 метров являются в большинстве регионов ключевыми следствиями изменения климата.

Изменчивость мирового океана

В масштабе десятилетий климатические изменения могут быть результатом взаимодействия атмосферы и мирового океана. Многие флуктуации климата, включая наиболее известную южную осцилляцию Эль-Ниньо, а также североатлантическую и арктическую осцилляции, происходят отчасти благодаря возможности мирового океана аккумулировать тепловую энергию и перемещению этой энергии в различные части океана. В более длительном масштабе в океанах происходит термохалинная циркуляция, которая играет ключевую роль в перераспределении тепла и может значительно влиять на климат.

В более общем аспекте изменчивость климатической системы является формой гистерезиса, то есть это значит, что настоящее состояние климата является не только следствием влияния определенных факторов, но также и всей историей его состояния. Например, за десять лет засухи озера частично высыхают, растения погибают, и площадь пустынь увеличивается. Эти условия вызывают, в свою очередь, менее обильные дожди в последующие за засухой годы. Т. о. изменение климата является саморегулирующимся процессом, поскольку окружающая среда реагирует определенным образом на внешние воздействия, и, изменяясь, сама способна воздействовать на климат.

Неклиматические факторы и их влияние на изменение климата

Принято считать, что парниковые газы являются главной причиной глобального потепления. Парниковые газы имеют также значение для понимания климатической истории Земли. Согласно исследованиям, парниковый эффект, возникающий в результате нагревания атмосферы тепловой энергией, удерживаемой парниковыми газами, является ключевым процессом, регулирующим температуру Земли.

В течение последних 500 млн лет концентрация диоксида углерода в атмосфере варьировались от 200 до более чем 5000 чнм из-за воздействия геологических и биологических процессов. Однако в 1999 г. Вейзер и др. показали, что на протяжении последних десятков миллионов лет нет строгой корреляции между концентрацией парниковых газов и изменением климата и что более важная роль принадлежит тектоническому движению литосферных плит. Позднее Ройер и др. использовали корреляцию СО₂ — климат, чтобы вывести значение «чувствительности климата». Есть несколько примеров быстрых изменений концентрации парниковых газов в земной атмосфере, имеющих строгую корреляцию с сильным потеплением, среди которых термальный максимум палеоцена — эоцена, вымирание видов перми — триаса и конец варяжской «Земли — снежка» (snowball earth event).

Растущий уровень диоксида углерода считается главной причиной глобального потепления, начиная с 1950 года. Согласно данным Межгосударственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) от 2007 года, концентрация СО₂ в атмосфере в 2005 году составила 379 чнм, в доиндустриальный период она составляла 280 чнм.

Чтобы предотвратить резкое потепление в ближайшие годы, концентрация углекислоты должна быть снижена до уровня, существовавшего до индустриальной эпохи — до 350 частей на миллион (0,035 %) (сейчас — 385 частей на миллион и увеличивается на 2 миллионные доли (0,0002 %) в год, в основном из-за сжигания ископаемого топлива и вырубки лесов).

Имеется скептическое отношение к геоинженерным методам изъятия углекислоты из атмосферы, в частности, к предложениям захоранивать углекислый газ в тектонических трещинах или закачивать его в породы на океанском дне: изъятие 50 миллионных долей газа по этой технологии будет стоить, по меньшей мере, 20 триллионов долларов, что в два раза больше национального долга США.

Тектоника литосферных плит

На протяжении длительных отрезков времени тектонические движения плит перемещают континенты, формируют океаны, создают и разрушают горные хребты, то есть создают поверхность, на которой существует климат. Недавние исследования показывают, что тектонические движения усугубили условия последнего ледникового периода: около 3 млн лет назад северо- и южноамериканская плиты столкнулись, образовав Панамский перешеек и закрыв пути для прямого смешивания вод Атлантического и Тихого океанов.

Солнце является основным источником тепла в климатической системе. Солнечная энергия, превращённая на поверхности Земли в тепло, является неотъемлемой составляющей, формирующей земной климат. Если рассматривать длительный период времени, то в этих рамках Солнце становится ярче и выделяет больше энергии, так как развивается согласно главной последовательности. Это медленное развитие влияет и на земную атмосферу. Считается, что на ранних этапах истории Земли Солнце было слишком холодным для того, чтобы вода на поверхности Земли была жидкой, что привело к т. н. «парадоксу слабого молодого Солнца».

На более коротких временных отрезках также наблюдаются изменения солнечной активности: 11-летний солнечный цикл и более длительные модуляции. Однако 11-летний цикл возникновения и исчезновения солнечных пятен не отслеживается явно в климатологических данных. Изменение солнечной активности считается важным фактором наступления малого ледникового периода, а также некоторых потеплений, наблюдаемых между 1900 и 1950 годами. Циклическая природа солнечной активности ещё не до конца изучена; она отличается от тех медленных изменений, которые сопутствуют развитию и старению Солнца.

По своему влиянию на климат изменения земной орбиты сходны с колебаниями солнечной активности, поскольку небольшие отклонения в положении орбиты приводят к перераспределению солнечного излучения на поверхности Земли. Такие изменения положения орбиты называются циклами Миланковича, они предсказуемы с высокой точностью, поскольку являются результатом физического взаимодействия Земли, её спутника Луны и других планет. Изменения орбиты считаются главными причинами чередования гляциальных и интергляциальных циклов последнего ледникового периода. Результатом прецессии земной орбиты являются и менее масштабные изменения, такие как периодическое увеличение и уменьшение площади пустыни Сахара.

Одно сильное извержение вулкана способно повлиять на климат, вызвав похолодание длительностью несколько лет. Например, извержение вулкана Пинатубо в 1991 году существенно повлияло на климат. Гигантские извержения, формирующие крупнейшие магматические провинции, случаются всего несколько раз в сто миллионов лет, но они влияют на климат в течение миллионов лет и являются причиной вымирания видов. Первоначально предполагалось, что причиной похолодания является выброшенная в атмосферу вулканическая пыль, поскольку она препятствует достигнуть поверхности Земли солнечному излучению. Однако измерения показывают, что большая часть пыли оседает на поверхности Земли в течение шести месяцев.

Вулканы являются также частью геохимического цикла углерода. На протяжении многих геологических периодов диоксид углерода высвобождался из недр Земли в атмосферу, нейтрализуя тем самым количество СО₂, изъятого из атмосферы и связанного осадочными породами и другими геологическими поглотителями СО₂. Однако этот вклад не сравнится по величине с антропогенной эмиссией оксида углерода, которая, по оценкам Геологической службы США, в 130 раз превышает количество СО₂, эмитированного вулканами.

Антропогенное воздействие на изменение климата

Антропогенные факторы включают в себя деятельность человека, которая изменяет окружающую среду и влияет на климат. В некоторых случаях причинно-следственная связь прямая и недвусмысленная, как, например, при влиянии орошения на температуру и влажность, в других случаях эта связь менее очевидна. Различные гипотезы влияния человека на климат обсуждались на протяжении многих лет.

Главными проблемами сегодня являются: растущая из-за сжигания топлива концентрация СО₂ в атмосфере, аэрозоли в атмосфере, влияющие на её охлаждение, и цементная промышленность. Другие факторы, такие как землепользование, уменьшение озонового слоя, животноводство и вырубка лесов, также влияют на климат.

Начав расти во время промышленной революции в 1850-х годах и постепенно ускоряясь, потребление человечеством топлива привело к тому, что концентрация СО₂ в атмосфере возросла с

280 чнм до 380 чнм. При таком росте спроецированная на конец 21-го века концентрация будет составлять более 560 чнм. Известно, что сейчас уровень СО₂ в атмосфере выше, чем когда-либо за последние 750 000 лет. Вместе с увеличивающейся концентрацией метана эти изменения предвещают рост температуры на 1.4-5.6°С в промежутке между 1990 и 2040 годами.

Считается, что антропогенные аэрозоли, особенно сульфаты, выбрасываемые при сжигании топлива, влияют на охлаждение атмосферы. Полагают, что это свойство является причиной относительного «плато» на графике температур в середине XX века.

Производство цемента является интенсивным источником выбросов СО₂. Диоксид углерода образуется, когда карбонат кальция (CaCO₃) нагревают, чтобы получить ингредиент цемента оксид кальция (СаО или негашёная известь). Производство цемента является причиной приблизительно 5 % выбросов СО₂ индустриальных процессов (энергетический и промышленный сектора). При затворении цемента то же количество СО₂ поглощается из атмосферы при протекании обратной реакции СаО + СО₂ = СаСО₃. Поэтому производство и потребление цемента изменяет только локальные концентрации СО₂ в атмосфере, не изменяя среднее значение.

Существенное влияние на климат оказывает землепользование. Орошение, вырубка лесов и сельское хозяйство коренным образом меняют окружающую среду. Например, на орошаемой территории изменяется водный баланс. Землепользование может изменить альбедо отдельно взятой территории, поскольку изменяет свойства подстилающей поверхности и тем самым количество поглощаемого солнечного излучения.

Согласно отчету ООН «Длинная тень скотоводства» от 2006 года скот является причиной 18 % выбросов парниковых газов в мире. Это включает в себя и изменения в землепользовании, то есть вырубку леса под пастбища. В тропических лесах Амазонки 70 % вырубки лесов производится под пастбища, что послужило основной причиной, почему Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) в сельскохозяйственном отчёте за 2006 год включила землепользование в сферу влияния скотоводства. В дополнение к выбросам СО₂, скотоводство является причиной выброса 65 % оксида азота и 37 % метана, имеющих антропогенное происхождение.

Этот показатель был пересмотрен в 2009 году двумя учёными из Worldwatch Institute: они оценили вклад животноводства в выбросы парниковых газов в 81 % общемирового.

Взаимодействие факторов

Влияние на климат всех факторов, как естественных, так и антропогенных, выражается единой величиной — радиационным прогревом атмосферы в Вт/м 2 .

Извержения вулканов, оледенения, дрейф континентов и смещение полюсов Земли — мощные природные процессы, влияющие на климат Земли. В масштабе нескольких лет вулканы могут играть главную роль. В результате извержения вулкана Пинатубо в 1991 года на Филиппинах на высоту 35 км было заброшено столько пепла, что средний уровень солнечной радиации снизился на 2,5 Вт/м 2 . Однако эти изменения не являются долгосрочными, частицы относительно быстро оседают вниз. В масштабе тысячелетий определяющим климат процессом будет, вероятно, медленное движение от одного ледникового периода к следующему.

В масштабе нескольких столетий на 2005 год по сравнению с 1750 годом имеется комбинация разнонаправленных факторов, каждый из которых значительно слабее, чем результат роста концентрации в атмосфере парниковых газов, оцениваемый как прогрев на 2,4-3,0 Вт/м 2 . Влияние человека составляет менее 1 % от общего радиационного баланса, а антропогенное усиление естественного парникового эффекта — примерно 2 %, с 33 до 33,7 град С. Таким образом, средняя температура воздуха у поверхности Земли увеличилась с доиндустриальной эпохи (примерно с 1750 года) на 0,7 °С

Избранная библиография

Соглашения на глобальном и региональном уровне

Рамочная Конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата (Нью-Йорк, 1992

Протокол к Рамочной Конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (Киото, 1997)

Источник