Глава 5
Климатические ресурсы.
 

5.1 Основные понятия и определения.

Климатические ресурсы являются важнейшими в обеспечении жизни на Земле. Это видно из рисунка 4.2. Приток солнечной энергии и энергия недр Земли поддерживает круговорот вещества, сохраняющий биосферу.
Тот факт, что климат, в основном, зависит от деятельности Солнца, люди отметили еще в древности. И поэтому слово климат происходит от греческого слова - klima, что буквально означает наклон земной поверхности к солнечным лучам.

На более поздних этапах развития естествознания под климатом стали понимать многолетний режим погоды в том или ином регионе Земли.
Климат является результатом процессов притока тепловой, кинетической и других видов энергии к границе атмосферы. В результате притока солнечной энергии происходят испарение и конденсация, образуются ветры, происходит перенос влаги в атмосфере, формируются морские течения, поддерживается течение рек.
При изменении потоков солнечной энергии, за счет внутренних процессов на Солнце или извержения вулканов возможно похолодание, интенсивное накопление льда или потепление за счет противоположных процессов. К счастью для всего живого на земле поток излучения от Солнца изменяется весьма незначительно – не более 0.1% за десятилетие.
В бытовом смысле под климатом понимают многолетний режим погодных факторов, присущий данной местности (климат данной местности).

Погода - совокупность процессов, происходящих в атмосфере данного района в определенный момент времени. Характеризуется температурой и влажностью воздуха, осадками и другими мгновенными характеристиками воздушных масс.

Климат данной местности - характерный для определенной местности  многолетний режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, характером подстилающей поверхности и связанной с ними циркуляции

Изучением климата занимается климатология. Климатология - наука о закономерностях метеорологических процессов, определяемых комплексом физико-географических условий, и выражающаяся в многолетнем режиме погоды данной местности. 

Данные климатологии используются для многих областей человеческой деятельности, например, для расчетов ресурсов тепла, ресурсов влаги, элементов баланса подземных вод, режима их питания, кругооборота воды в природе, количественной оценки биологической продуктивности и много другого. 

В задачи климатологии входит:

·         выяснение генезиса климата (климатообразования), в результате климатообразующих процессов и под влиянием географических факторов климата;
·         описание климатов различных областей земного шара, их классификация и изучение их распределения;
·         изучение климатов исторического и геологического прошлого (палеоклиматология);
·         прогноза изменений климата. 

Выяснение влияний климата на растительный и животный мир, на человеческий организм является задачей прикладных отраслей климатологии, таких, как биоклиматология, сельскохозяйственная климатология, медицинская климатология.
Будучи тесно связана с физической наукой об атмосфере - метеорологией, климатология в то же время является географической наукой (иногда говорят - географическим разделом метеорологии).

 Метеорология – наука об атмосфере, о ее строении, свойствах и протекающих в ней физических процессов. Таких процессов, как теплооборот и тепловой режим в атмосфере и на земной поверхности, влагооборот в атмосфере и в почве, атмосферные движения – общая циркуляция и многих других процессов.

Образование определенных климатических условий на Земле в целом или в определенных ее районах в результате тех атмосферных процессов, которые называются климатообразующими и, протекают при воздействии определенных географических факторов климата.
Ареной развертывания этих процессов является атмосфера Земли. 

Атмосфера земли (от греч. atmos — пар и сфера), воздушная среда вокруг Земли и вращающаяся вместе с нею. Масса атмосферы около 5,15·1015 т. Состав ее у поверхности Земли: 78,1% азота, 21% кислорода, 0,9% аргона, в незначительных долях процента углекислый газ (0.003%), водород, гелий, неон и другие газы. В нижних слоях атмосферы (до 20 км) содержится водный пар. В тропиках у поверхности земли его — 3%, а в Антарктиде - 2·10-5 %. Количество паров воды с высотой быстро убывает. На высоте 20-25 км расположен слой озона, который предохраняет живые организмы на Земле от вредного коротковолнового излучения. Выше 100 км растет доля легких газов, и на очень больших высотах преобладают гелий и водород. На этих высотах часть молекул разлагается на атомы и ионы, образуя ионосферу. Давление и плотность воздуха в атмосфере Земли с высотой убывают. В зависимости от распределения температуры атмосферу Земли подразделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу (рис 5.1). Атмосфера Земли обладает электрическим полем. Неравномерность ее нагревания способствует общей циркуляции атмосферы, которая влияет на погоду и климат Земли.

Рисунок 5.1 Распределение температуры и давления по высоте в атмосфере Земли

 Атмосфера принимает участие в суточном и годовом вращении Земли вокруг Солнца. В воздушной оболочке постоянно происходят разнообразные физические процессы, непрерывно меняющие ее состояние (вихри, циклоны и т.п.).
Для их характеристики используют ряд метеорологических величин: температура воздуха, атмосферное давление, плотность и влажность воздуха, скорость и направление ветра, количество, высота и толщина облаков, интенсивность осадков и т.д. Кроме метеорологических величин выделяют ещё такие атмосферные явления как туман, гроза, гололед, изморозь, роса, шквал, смерч, полярные сияния и т.д.
Поверхность Земли нагревается неравномерно. Поток солнечной радиации зависит от высоты Солнца над горизонтом. Чем выше оно поднимается над горизонтом, тем больший поток радиации падает на Землю. Кроме того, Земля покрыта горами, лесами, равнинами, реками, озерами и морями, которые различно поглощают солнечные лучи. Поглощающая способность зависит от отражающих свойств поверхности, которая измеряется в долях отраженной радиации и называется альбедо.

Альбедо – безразмерная величина, характеризующая отражательную способность тела. А. – отношение интенсивности отраженной радиации к интенсивности падающей (прямой) радиации.

Чем меньше величина альбедо, тем большее количество тепла расходуется на нагревание поверхности.
Сильнее и быстрее нагревается сухая, темная, открытая почва и расположенный над ней воздух. Значительно медленнее прогревается поверхность воды, но зато вода дольше остывает из-за большей, по сравнению с воздухом, теплоемкости и теплопроводности.
Отражение и поглощение солнечного излучения различными подстилающими поверхностями можно оценить по таблице 5.1. Здесь видно, что чем больше величина альбедо, тем меньше тепла накапливается.  

Таблица 5.1 Альбедо естественных поверхностей суши.

Вид поверхности

Альбедо

1. Устойчивый снежный покров в высоких широтах (более 600).

0.80

2. Устойчивый снежный покров в умеренных широтах (менее 600).

0.70

3. Лес при устойчивом снежном покрове.

0.45

4. Лес при неустойчивом снежном покрове весной.

0.25

5. Лес при неустойчивом снежном покрове осенью

0.30

6. Неустойчивый снежный покров весной

0.38

7. Неустойчивый снежный покров осенью

0.50

8. Степь и лес в период между сходом снежного покрова и переходом средней суточной температуры через 100С.

0.13

9. Тундра в период между сходом снежного покрова и переходом средней суточной температуры через 100С.

0.18

10. Тундра, луг, степь и лиственный лес в период между сходом снежного покрова и переходом средней суточной температуры через 100С весной до появления снежного покрова осенью.

0.18

11. Хвойный лес в период от перехода средней суточной температуры через 100С весной до появления снежного покрова осенью..

0.14

12. Леса, сбрасывающие листву, саванны, полупустыни в сухой время года.

0.24

13. Леса, сбрасывающие листву, саванны, полупустыни во влажное время года.

0.18

14. Пустыня

0.28

15. Влажные тропические леса

0.12

16.Влажная почва

0.05 -0.1

17Чернозем

0.15

18Сухая глинистая почва

0.30

19 Светлый песок

0.35- 0.4

20Полевые культуры

0.1 - 0.25

21 Травяной покров

0.2 — 0.25

22 Лес

0.5 — 0.20

23Верхняя поверхность облаков.

0.5 — 0.65

Общее перераспределение энергии, поступающей от Солнца можно представить в виде схемы, показанной на рис. 5.2

Рис. 5.2 Перераспределение и использование энергии, поступающей от Солнца

Накопление тепла (энергии) или отражение ее в атмосферу способствует тому, что между нагревающимся телом и атмосферой происходит непрерывный обмен влагой. Испаряясь из океанов и морей, водяной пар восходящими движениями воздуха поднимается вверх. Там, благодаря низким температурам он конденсируется в капли, образуя облака. 
Облака переносятся ветром на континент, где из них выпадают осадки, которые частично впитываются в почву, улавливаются корнями растений, частично испаряются
(Испарение может происходить либо с поверхности воды, почвы (грунта) или с поверхности растительности.  Тогда это называется транспирацией. ) или стекают в реки, а оттуда в море.
Происходит известный круговорот воды в природе, непрерывный процесс перемещения воды в атмосфере, гидросфере и земной коре. Схематически это можно представить следующим образом рис 5.3.

Рисунок 5.3. Глобальный водообмен

 

Итак, накопление энергии Солнца на Земле существенным образом зависит от климата, а так как энергия долгосрочно может запасаться только живым веществом, то и от биоты.
Солнечная энергия для биосферы является основным источником движения. Передача этой энергии осуществляется процессами, происходящими сначала в атмосфере, потом в гидросфере, а в конечном итоге в биосфере. Таким образом, Солнце влияет на климат, климата на водообмен, а водообмен на процессы, происходящие в биосфере.
На основании сказанного выше можно полагать, что климат существенным образом влияет на все и от его стабильности зависит продуктивность биологических процессов на Земле. Изменение климата может привести к существенным нарушениям биотических процессов и, в конечном счете, повлиять на существование человека на Земле.
 

5.2 Изменение климата

Изменения климата человек «ощущает» через изменения погоды.
Различают периодические и непериодические изменения погоды. Первые связаны с движением Земли вокруг Солнца и своей оси. Непериодические изменения погоды обусловлены перемещением воздушных масс из одной географической области в другую в общей системе циркуляции атмосферы.
При изменении средних многолетних величин метеорологических элементов, можно говорить об изменении климата.
В литературе, «изменением климата» называют прогрессивно направленные изменения метеорологических элементов, вместе с тем так же называют и колебания, имеющие определенную ритмичность.

Колебания отдельных метеорологических элементов и климата в целом различаются продолжительностью периодов и величиной амплитуды.
Если ритмы атмосферных процессов сходны по интенсивности, но отделены друг от друга многолетними промежутками времени, то такие колебания, наиболее часто свойственные климату, называют циклическими.
Объективными показателем изменчивости и колебаний климата являются результаты инструментальных: наблюдений метеорологических станций.
Регулярные наблюдения в отдельных пунктах систематически ведутся с XVIII в. Поэтому использование прямых измерений для восстановления климатов прошлого ограничено имеющимися рядами наблюдений.  

На рисунке 5.3а. показано изменение одного из основных параметров климата на Земле – температуры.

Рис. 5.3а Вековой ход температуры в центральной Англии
в январе по 40 – летним скользящим средним [Хромов, Мамонтова, 1974]

Здесь видно, что температура изменяется по некоторой периодической кривой, однако амплитуда этих изменений не превышает 20С. На кривой можно отметить более теплые (1840 – 1959 гг.) и более холодные периоды (1740 – 1820 гг.).
Однако сведения о погоде и климате, можно почерпнуть и из других источников.
Косвенные признаки изменения климатического режима могут содержаться в информации об осадочных породах (ископаемые останки животных и растений) или плотности расположения «годовых колец» на срезах деревьев, а также характере изменения почвенного профиля.
Одним из достоверных источников информации об изменении климата являются летописи и исторические «хроники».
 

5.3 Гипотезы, объясняющие изменение климатов в прошлом.

Гипотезы, объясняющие изменение климатов в прошлом, обычно объединяют в три группы.
Первая группа включает астрономические гипотезы, которые, связывают изменение климата с изменениями элементов земной орбиты (ее формы, положения в пространстве) и с перемещениями оси вращения Земли.
Вторая группа состоит из физических гипотез, объясняющих смену климатов Земли изменением количества и спектрального состава солнечной радиации, поступающей на земную поверхность как в результате развития физических процессов на Солнце, так и из-за изменения оптических свойств земной атмосферы и процессов, в ней происходящих.
Третья группа — гипотезы геолого-географические, в соответствии с которыми причины изменения климата связываются с тектоническими процессами: с образованием крупных поднятий земной коры, изменениями площади суши и моря (их расположения и очертаний), с изменениями направления и мощности морских течений.

Начиная с 1970 года, появляется новая причина изменения климата – человеческая деятельность, поэтому для объяснения существующих климатических изменений необходимы гипотезы, учитывающие и этот фактор.
Рассмотрим каждую группу более подробно.
 

5.3.1 Астрономические гипотезы.

Считается, что положение Земли относительно Солнца может изменяться в результате воздействия планет солнечной системы и влияния других космических объектов.
Вообще параметры орбит планет солнечной системы поддерживаются с удивительной точностью, так как «незначительные» изменения в положении Земли и других планет привело бы к изменению температуры на Земле и гибели биосферы.
Физически задача поддержания жизни на Земле может быть сформулирована следующим образом: для сохранения существующей биосферы в течение длительного времени необходимо поддержать практически постоянный температурный режим в тонком слое (слой атмосферы 25 км.), на границе которого температура около минус 100 оС.
При этом нужно учесть, что климат Земли может меняться при изменении эксцентриситета (вытянутости) земной орбиты, ее наклона по отношению к эклиптике (изменение наклона земной оси) и изменение ориентирования земной оси в пространстве.
Предполагается, что такие изменения происходят периодически со следующими периодами: эксцентриситет меняется с периодом 90 тысяч лет, наклон земной оси с периодом 40 тысяч лет, а ориентирования земной оси в пространстве с периодом 21 тыс. лет.
Климат в разные периоды «жизни» Земли могут быть более или менее стабильны.
Если момент нестабильности астрономических показателей совпадет с моментом «внутренней нестабильности», то процесс может усилиться, и существенные изменения климата неизбежны. К такому выводу пришел российский ученый М.И. Будыко.
Он доказал, что малые колебания поступающего от Солнца потока радиации (в условиях современной большой неустойчивости термического режима высоких широт при наличии ледяных полярных покровов) способны вызвать большие изменения климата.
Выше было показано, что энергетический поток от Солнца очень стабилен, меняется не более чем на 0.1 % за десятилетие, поэтому «включение» этого механизма зависит от деятельности человека. В основном за счет нерационального природопользования.
К астрономическим гипотезам изменения климата можно отнести изменение притока солнечной радиации при различной активности Солнца. Эти гипотезы объясняют изменение климата циклическими колебаниями деятельности Солнца. Считается, что энергетическая мощность солнечной радиации практически постоянна (радиация изменяется в пределах 10%). Изменяются, в основном, потоки ультрафиолетовой и корпускулярной радиации.
Впервые мнение о влиянии солнечной активности на палеоклиматические изменения появились в литературе после того, как были установлены вековые и предположительно многовековые циклы ее изменений.
На рисунке 5.4 показана величина солнечной активности, измеряемой числами Вольфа.Здесь хорошо прослеживается периодичность 11 – летнего цикла (пунктирная кривая) и три вековых цикла (сплошная линия).

Рис. 5.4 Средние годовые значения чисел Вольфа (а)
и интегральная кривая их аномалий (б) за 1749-1966 годы. [Гирс, Кондратович; 1978]

Число Вольфа - относительное количество пятен на Солнце W, вычисляемое по формуле W=k (10n+f), где k – множитель зависящий от условий наблюдений и инструмента, n – число наблюденных групп и отдельных пятен, f – общее число всех пятен в группах и отдельных пятен. Числа Вольфа измеряются около 200 лет

В 50 годы 20 века П. П. Предтеченский выдвинул гипотезу о влиянии солнечной активности на изменение климата.
Изменение климата он объяснял изменениями общей циркуляции атмосферы под влиянием активности Солнца.
При усилении солнечной активности интенсифицируется циркуляция атмосферы, в ней начинают преобладать адвективные процессы, что ведет к сглаживанию температурных контрастов зима — лето.
Наоборот, при ослаблении солнечной активности доля адвекции уменьшается, и преобладающими становятся процессы стационарного типа.
Таким образом, континентальность климата при усилении солнечной активности уменьшается, а при спокойном солнце континентальность возрастает. [Алисов Б.П., Полтараус Б.П. 1974]
Возможно, что солнечная активность, воздействуя на конденсационные процессы в атмосфере, оказывает влияние на основные механизмы общей циркуляции атмосферы. Например, западно-восточный перенос и меридиональные вторжения воздушных масс.
При максимуме солнечной активности, преобладает меридиональная циркуляция разница температур между экватором и полюсом достигает наименьшего значения.
Зона умеренных широт исчезает, а другие зоны достигают максимального расширения.
Климат во всех зонах становится более влажным, отличается однообразием на больших пространствах и обилием осадков. Площади пустынь сокращаются.
При минимуме солнечной деятельности абсолютно преобладает западно-восточный перенос. Зоны умеренных широт занимают максимальную площадь, а все другие зоны предельно сокращены. Это эпоха максимальной разобщенности зон и предельной континентальности климата.
Местные особенности формирования климата в таких условиях проявляются в полной мере. Пустыни достигают наибольшего развития.
При переходе от максимума активности к минимуму и, следовательно, от одного преобладающего механизма циркуляции к другому происходят изменения климата и климатической зональности.
Так, при ослаблении солнечной активности на Земле могут сложиться условия, когда меридиональная циркуляция и западно-восточный перенос будут равноценны. Это эпоха предельной неустойчивости циркуляции и изменчивости климата. Зоны умеренных широт продолжают расширяться, температура снижается, особенно летом, но осадков выпадает еще много.
Это благоприятствует накоплению снега и льда, установлению ледниковой эпохи. (Ледниковые эпохи закладываются и развиваются при неупорядоченности атмосферной циркуляции, а с переходом к преобладанию меридионального или западно-восточного переноса они деградируют).
Множественность ледниковых и межледниковых эпох, исходя из этой гипотезы, можно объяснить совокупным влиянием на циркуляцию атмосферы различных по продолжительности и амплитуде циклов солнечной активности, которые накладываются один на другой.
Многие ученые пытались сроить гипотезы для объяснения климатических изменений деятельностью Солнца. Среди них известна гипотеза Симпсона 

Основные положения гипотезы Симпсона заключаются в том, что при увеличении излучающей способности Солнца растет интенсивность солнечной радиации и, следовательно, температура земной поверхности, причем низкие широты нагреваются больше, чем высокие.Вследствие этого возрастает температурный градиент экватор — полюс и усиливается атмосферная циркуляция. В свою очередь рост скорости ветра и температуры способствуют испарению и увеличению влагосодержания воздуха. Последнее при усилении циклоничности благоприятствует облако образованию и выпадению большего количества осадков.Возросшая облачность, с одной стороны, увеличивает альбедо, Земли, в особенности в высоких широтах, где угол падения солнечных лучей невелик, а с другой — в большой мере предохраняет Землю от потери длинноволновой радиации. Все это сглаживает температурные контрасты между днем и ночью, между летом и зимой.
Изменение солнечной радиации имеет различные последствия для климатов низких и высоких широт. В низких широтах изменения солнечной радиации вызовут соответствующие изменения облачности и осадков, колебания температуры при этом будут сглажены, а в засушливых областях (пустынях) при увеличении радиации температура из-за большей облачности может даже понизиться.
Таким образом, в местах, не подверженных оледенению, во время максимума солнечной радиации климат становится более влажным и дождливым, а во время минимума — более континентальным и сухим. 

Иначе складываются климатические условия в полярных областях и на возвышенностях, подверженных оледенению, где летняя температура не поднимается выше 0о. Увеличение солнечной радиации приведет к росту средней годовой температуры и к увеличению осадков, которые первоначально выпадают преимущественно в виде снега. Это способствует росту ледников, таяние которых в течение облачного и потому прохладного лета незначительно. Однако при дальнейшем росте интенсивности солнечной радиации и температуры возрастут доля дождевых осадков, испарение, а с переходом температуры через 0 оС — таяние снега и льда. Все это вместе обусловит деградацию ледников и установление теплого межледникового периода.
В результате последующего уменьшения радиации и понижения температуры произойдет повторение процессов в обратном порядке: сначала возобновится накопление снега и льда, т.е. начнется новое оледенение. Но скоро вследствие уменьшения количества осадков исчезнут ледники, и наступит холодная и сухая межледниковая эпоха. Эта гипотеза дает качественное представление об изменении климата в связи с колебаниями солнечной радиации. 

К сожалению ни одна из гипотез не может объяснить все факты изменения климата, кроме того, в них не учитывается антропогенное влияние. Сочетание изменения солнечной активности с мощным антропогенным воздействием, особенно при высокой солнечной активности, может привести усилению нестационарных процессов в атмосферной циркуляции.
Отсюда можно заключить, что нерациональная антропогенная деятельность в зонах неустойчивого равновесия (например, в северных районах России) может привести к существенным изменениям климатических условий на Земле.
В этом смысле мировое сообщество должно быть заинтересовано в сохранении и очень бережном использовании природных ресурсов в районах крайнего севера.
 

5.3.2.Физические гипотезы

В XIX в. палеоклиматические изменения объясняли изменением состава атмосферы, в частности, с изменением содержания в атмосфере углекислоты.
Как известно, в земной атмосфере содержится углекислого газа около 0,03% (по объему). Этой концентрации достаточно, чтобы «согревать» атмосферу, увеличивая «оранжерейный эффект». Повышение концентрации углекислого газ может оказывать влияние на климат, в частности на температуру.
На Земле в течение длительного времени поддерживается средняя годовая температура 14 оС с колебаниями ±5 оС.
Расчеты показывают, что если бы углекислый газ в атмосфере отсутствовал, то температура воздуха на Земле была бы на 21 оС ниже современной и равнялась бы -7 оС.
Увеличение содержания углекислоты вдвое, по отношению к современному состоянию, вызвало бы рост средней годовой температуры
до +18 оС.
Таким образом, теплые периоды в геологической истории Земли можно связывать с высоким содержанием углекислоты в атмосфере, а холодные - с низким ее содержанием.
Оледенение, которое было, предположительно, после каменноугольного периода могло быть вызвано бурно развивающейся в этот период растительность, которая значительно уменьшила содержание углекислого газа в атмосфере.
Вместе с тем, если биологические или химические процессы не в состоянии поглотить поступающий поток (Углекислый газ может поступать как из природных источников (деятельность вулканов, пожары и т.п.), так и при сжигания топлива в результате антропогенной деятельности ) углекислого газа, то концентрация его увеличивается, это может привести к повышению температуры атмосферы.
 Считается, что за последние 100 лет в результате сжигания органического топлива общепланетарная температура повысилась на 0,5о. Дальнейшее увеличение концентрации углекислоты в атмосфере может явиться одной из возможных причин потепления климата XXI века.
Что же будет, если произойдет удвоение концентрации СО2 ?

В северных среднеширотных регионах летние засухи могут сократить продуктивный потенциал на 10-30%, что повлечет за собой повышение средней цены мировой сельхозпродукции не менее чем на 10%.В ряде районов существенно возрастет продолжительность теплого периода года. Это может привести к росту продуктивности вследствие адаптации с/х при внедрении позднеспелых и, как правило, более урожайных сортов.Предполагается, что в некоторых частях мира климатические границы сельского хозяйственной зоны будут сдвигаться на 200-300 км при потеплении на один градус.Может произойти значительное смещение основных лесных зон, при этом смещение границ лесов в северном полушарии может составить несколько сотен километров в направлении севера.Полярные пустыни, тундра и бореальные леса, как ожидается, сократится приблизительно на 20%. В северных районах среднеазиатской части России зональная граница передвинется на север на 500-600 км. Зона тундры, может, вообще исчезнуть на севере Европы.Повышение температуры воздуха на 1-2 оС, сопровождающееся одновременным сокращением количества осадков на 10%, может вызвать сокращение среднегодового речного стока на 40-70%.Повышение температуры воздуха вызывает увеличение стока за счет таяния снега от 16 до 81%. Вместе с тем летний сток уменьшается на 30-68% и одновременно понижается влажность почвы на 14-36%.
Изменение количества осадков и температуры воздуха может радикальным образом изменить распространение вирусных заболеваний, переместив границу их распространения к высоким широтам.
Льды Гренландии могут полностью исчезнуть в ближайшую тысячу лет, что приведет к подъему среднего уровня Мирового Океана на шесть-семь м. К такому выводу пришли британские ученые из Редингского университета, проведя моделирование глобальных изменений климата.Гренландский ледник является вторым по величине после антарктического - его толщина составляет около 3 тыс. м (2.85 млн. куб. км замерзшей воды). До настоящего момента объем льдов в данном районе оставался практически неизменным: растаявшие массы и отколовшиеся айсберги компенсировались выпадающим снегом.Если средняя температура в районе Гренландии повысится всего на три градуса Цельсия, начнется интенсивный процесс таяния вековых льдов. Более того, по оценкам экспертов NASA, Гренландия уже теряет порядка 50 куб. км замерзшей воды в год.
Ожидать начала таяния гренландского ледника, как показали результаты моделирования, можно уже в 2035 году.
А в том случае, если температура в данном районе поднимется на 8 градусов Цельсия, льды полностью исчезнут в течение тысячи лет.
Понятно, что повышение среднего уровня Мирового Океана приведет к тому, что многие острова окажутся под толщей воды. Подобная участь, в частности, ожидает Бангладеш и отдельные районы Флориды. Решить проблему, можно будет только при условии резкого сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу.
Глобальное потепление приведет к интенсивному таянию льдов (Гренландия, Антарктика, Арктика) и к 2050 г. повышению уровня мирового океана на 30-50 см, а к 2100 г. до 1 м.  При этом возможно повышение температуры поверхностных вод на 0,2-0,5оС что приведет к изменению практически всех компонентов теплового баланса.
В связи с потеплением климата площадь продуктивных зон Мирового океана сократится примерно на 7%. При этом первичная продукция Мирового океана в целом может уменьшиться на 5-10%.
Таяние ледников в архипелагах в российском секторе Арктики может привести к их исчезновению через 150-250 лет.
Глобальное потепление на 2 оС сдвинет южную границу климатической зоны, связанной в настоящее время с вечной мерзлотой, на большей части Сибири к северо-востоку, по крайней мере, на 500-700 км.
Все это приведет к глобальным перестройкам мирового хозяйства и социальным потрясениям. Несмотря на то, что сценарий увеличения CO2 в два раза маловероятен, рассматривать его нужно.
Приведенные выше прогнозы, показывают, что использование природных ресурсов должно ориентироваться, с одной стороны, на уменьшение расхода органического топлива, а с другой на повышение продуктивности растительного покрова (увеличение поглощения CO2). Для повышения продуктивности естественного растительного покрова необходимо бережное отношение к лесам и болотам, а для повышения продуктивности сельскохозяйственных угодий комплексная мелиорация.
«Оранжерейный» или «тепличный» эффект атмосферы, может быть вызван также и изменением содержания в воздухе водяного пара. При увеличении влагосодержания температура увеличивается, а при уменьшении - понижается.
Таким образом, изменение параметров атмосферы может привести и к похолоданию. Например, уменьшение влагосодержания воздуха вдвое может понизить среднюю температуру земной поверхности примерно на 5о.
Похолодание может быть вызвано не только этими причинами, но и в результате изменения прозрачности атмосферы вследствие выброса вулканической пыли и пепла, ядерных взрывов, лесных пожаров и т.п.
Так, например, засорение атмосферы продуктами вулканизма увеличивает альбедо (отражательная способность) Земли как планеты и уменьшает поступление солнечной радиации на земную поверхность и это приводит к похолоданиям.
Вулканы являются источниками огромных масс пыли и пепла. Например, подсчитано, что в результате извержения вулкана Кракатау (Индонезия) в 1883 г. было выброшено в воздух 18 км3 рыхлого материала, а вулкан Катмаи (Аляска) в 1912 г. дал атмосфере около 21 км3 пыли и пепла.
По Гемфризу мелкие фракции пыли могут оставаться в атмосфере многие годы. Обилие твердых взвесей, выбрасываемых в атмосферу, быстрое их распространение по всему земному шару и продолжительное их сохранение во взвешенном состоянии уменьшает приход солнечной коротковолновой радиации на земную поверхность. При этом сокращается продолжительность солнечного сияния.

После извержения Катмаи в 1912 г., даже в Алжире интенсивность радиации была ослаблена на 20%. В г. Павловске, под Петербургом, коэффициент прозрачности атмосферы после извержения этого вулкана вместо нормальной величины 0,765 уменьшился до 0,588, а в августе — до 0,560. В отдельные дни напряжение солнечной радиации составляло только 20% от нормального значения. В Москве число часов солнечного сияния в 1912 г. равнялось лишь 75% наблюдавшегося в смежные годы. [Алисов Б.П., Полтараус Б.П. 1974] 

Интересные данные об ослаблении солнечной радиации твердыми примесями в атмосфере сообщаются В. Б. Шостаковичем. Он сообщает, что в засушливое  уровня лето 1915 г. лесные пожары охватили в Сибири площадь в 1,6 млн. км2, а задымленность наблюдалась на площади в. 6 млн. км2. Эта площадь равна по величине площади Европы.Солнечная радиация при этом уменьшилась в. августе 1915 года до 65%. Пожары продолжались около 50 дней и вызвали: запоздание в созревании злаков на 10 — 15 дней.
Аналогичное влияние огромных лесных пожаров в 1950, описывает Векслер. Он сообщает, что из-за дыма дневная сумма интенсивности солнечной радиации в безоблачные дни в Вашингтоне составляла 52% нормы для безоблачного дня. Аналогичную ситуацию можно было наблюдать в 1972 и 2002 годах в России.

Рис 5.5 Изменение солнечной радиации после извержения вулкана Катмаи.

Сторонником влияния помутнения атмосферы на климат является Брукс. По его данным все холодные годы, начиная с 1700 г., следовали за крупными извержениями вулканов. Холодные 1784— 1786 гг.— за извержением вулкана Асама (Япония) в 1783 году. Холодный 1816 г. («год без лета») — за извержением Томборо (о. Сумбава) в 1815 году. Холодные 1884 — 1886 гг.— за извержением Кракатау в 1883 году. Холодные 1912 — 1913 гг. — за извержением Катмаи (Аляска) в 1912 году (см. рис 5.5). 

Активным сторонником гипотезы вулканической причинности, объясняющей колебания и изменения климата, является один из крупнейших климатологов России - М. И. Будыко. Он показал, что после вулканического извержения, при среднем уменьшении прямой радиации на 10%, средняя годовая температура Северного полушария уменьшается примерно на 2 - 3 оС.
Расчеты М. И. Будыко, кроме того, доказывают, что в результате загрязнения атмосферы вулканической пылью суммарная радиация более существенно ослабляется в полярной области и мало — в тропических широтах. При этом снижение температуры должно быть более значительным в высоких широтах и сравнительно небольшим в низких.  

За последние полвека на Земле стало существенно темнее. К такому выводу пришли ученые Годдардского института космических исследований при NASA. Как показывают глобальные измерения, с конца 50-х до начала 90-х годов прошлого столетия количество солнечного света, достигающего земной поверхности, уменьшилось на 10%. В некоторых регионах, таких как Азия, Соединенные Штаты и Европа света стало еще меньше. В Сянгане (Гонконге), например, "потемнело" на 37%. Исследователи связывают это с загрязнением окружающей среды, хотя динамика "глобального затемнения" до конца не ясна. Ученым давно известно, что частицы веществ, загрязняющих атмосферу, в какой-то мере отражают солнечный свет, не пуская его на землю. Процесс идет давно и не представляет собой неожиданность, подчеркнул доктор Хэнсен, однако "его последствия огромны". Эксперты не предсказывают скорого наступления вечной ночи. Более того, некоторые настроены оптимистично, указывая, что в результате борьбы с загрязнением окружающей среды воздух над некоторыми районами планеты стал чище. И все же феномен "глобального затемнения" нуждается в глубоком изучении.  

Из приведенных фактов следует, что механические примеси, выбрасываемые в атмосферу вулканами и образованные в результате антропогенной деятельности, могут оказывать существенное влияние на климат. 

Для возникновения полного оледенения земного шара достаточно уменьшение притока суммарной солнечной радиации
всего на 2%.
 

Гипотеза влияния загрязнение атмосферы на климат была принята при моделировании последствий ядерной войны, которое было выполнено учеными Вычислительного Центра РАН под руководством акад. Н.Н. Моисеева.Ими было показано, в результате ядерных взрывов образуются пылевые облака, ослабляющие интенсивность потока солнечных лучей. Это приводит к существенному похолоданию на всей территории планеты и к гибели биосферы в процессе «ядерной зимы».
Необходимость большой точности поддержания природных условий на Земле и недопустимости их изменения свидетельствуют высказывания многих ученых.

Так, например, бывший президент Нью-Йоркской Академии Наук Кресси Моррисон в своей книге "Человек не одинок" говорит, что люди находятся сейчас на заре научной эры, и каждое новое открытие проявляет тот факт, что «вселенная была задумана и создана великим конструктивным Разумом. Наличие живых организмов на нашей планете предполагает такое неимоверное количество всяких условий их существования, что совпадение всех этих условий не может быть делом случая. Земля отдалена от солнца точно на такое расстояние, при котором лучи солнца, обогревают нас достаточно, но не слишком. Земля имеет наклон по эллипсу в двадцать три градуса, что вызывает различные времена года; без этого наклона водяные пары, испаряющиеся с поверхности океана, перемещались бы по линии север - юг, нагромождая лед на наших континентах.
Будь луна всего в пятидесяти тысяч миль от нас, вместо того, чтобы отстоять приблизительно на двести сорок тысяч миль, наши океанические приливы были бы столь огромны, что затопляли бы нашу землю два раза в день...
Если бы наша атмосфера была бы более разреженной, горящие метеориты (которые сгорают миллионами в пространстве), ежедневно ударяли бы в нашу землю с разных сторон, производя пожары...
Эти примеры и множество других показывают, что нет ни одной возможности на миллион, чтобы жизнь на нашей планете была случайностью» (цитируется по материалам А.Д Шаховского). 

Выводы:

Рекомендации по дальнейшему изучения материалов:

12.  Дополните материал раздела новыми данными (цифровой и фактический материал).
13.  Найдите новые для вас слова, которые не были определены в тексте и определите их используя словари и энциклопедии.
14.  Составьте структурную схему влияния антропогенной деятельности на климат Земли.
15.  Составьте список природных ресурсов, нерациональное использование которых может существенно изменить климат земли.
16.  Составьте список литературы, в которой подробно описаны вопросы, рассмотренные в данном разделе. Расставьте ссылки в соответствующие места.