167534 (Глобальное потепление)

71

Прогнозы геоэкологических и социально-экономических последствий глобального потепления климата Земли

Парниковый эффект для биосферы Зем­ли имеет как отрицательные (подъем уров­ня океана, деградация вечной мерзлоты, пpибрежных экосистем и пр.), так и поло­жительные экологические последствия (возрастание продуктивности естествен­ных лесных формаций, увеличение урожайности культурных растений и др. Кроме воздействия на природные экосистемы глобальное потепление также приведет к значительным социально-экономическим последствиям, связанным с различной деятельностью человека (энергетика, сельское и лесное хозяйство, здравоохранение и ЛР). Среди приоритетных глобальных проблем особо выделяется повышение уровня Мирового океана и воздействие его на морские побережья

1. Мировой океан и прибрежные зоны в XXI веке.

Ожидаемое глобальное потепление климата вызовет повышение уровня океана на 0,5 м к 2050 г. и на 1-1,5 м — к 2100 г. с одновременным повышением температуры поверхностного слоя океана до 2,5 С к концу XXI в. Основными причинами явля­ются: таяние материковых и горных лед­ников, морских льдов, тепловое расшире­ние: океана и т.п. В настоящее время по­вышение уровня моря достигает пример­но 25 см за столетие. Все это в конечном счете приведет к возникновению сложных проблем: затоплению приморских рав­нин, усилению абразионных процессов, ухудшению водоснабжения приморских городов и др. Причем затоплению прежде всего подвергнутся плотно заселенные и освоенные прибрежные районы. Так, при повышении уровня океана на 1 м бу­дет затоплено до 15% пахотных земель Египта и 14% посевных площадей в Банг­ладеш, что вызовет переселение милли­онов людей.) Кроме того, произойдет осолонение прибрежных грунтовых вод, ко­торые во многих районах земного шара представляют собой основной источник пресной воды.

Китай, являющийся одним из основных поставщиков парниковых газов в атмос­феру, в то же время максимально ощутит на себе негативные последствия потепления в XXI в. По прогнозам, даже повышение уровня моря на 0,5 м приведет к за­топлению около 40 тыс. км² плодородных ратин. Наиболее уязвимыми окажутся обширные низкие аллювиальные и дельтовые равнины, низовья крупных рек Ху­анхэ, Янцзы и др., где средняя плотность населения иногда достигает 800 чел/км². Кроме того, значительно активизируются размыв и абразия берегов, что при­ведет к серьезным социально-экономи­ческим последствиям, особенно в круп­ных городах, расположенных на морских побережьях.

Эта проблема коснется и прибрежных территорий России. Так, при подъеме уров­ня океана на 1 м за столетие произойдет сильное преобразование морских берегов, в частности около 40% берегов европейс­кой части России отступят на 100 м и бо­лее. Будут разрушены жилые и промыш­ленные сооружения в таких городах, как Находка, Санкт-Петербург, Архангельск и др.

Крайне интенсивными мо­гут быть изменения на хоро­шо освоенных берегах, на­пример — Черного и Азовско­го морей, где естественное развитие будет сочетаться с интенсивным антропогенным воздействием, т.е. изъятием наносов с пляжей, строитель­ством дамб и плотин на реках, созданием берегозащитных сооружений и т.д. Наиболее интенсивно будут разрушать­ся песчаные пересыпи, отчле­няющие лиманы в Северо-За­падном Причерноморье и на Азовском море, а также косы Северного Приазовья. В дель­те Кубани и на Перекопском перешейке ожидается затоп­ление прибрежных низменно­стей. Быстрее станут отсту­пать береговые склоны, сло­женные непрочными лессами. В районе Одессы, Мариуполя, Приморско-Ахтарска помимо размыва уступов усилятся оползневые и обвальные про­цессы, и разрушение берегов может достичь катастрофиче­ских масштабов.

Наибольшие изменения претерпят термоабразионные криогенные берега при повы­шении температуры прибреж­ных вод, усилении протаивания вечной мерзлоты, усиле­нии штормового воздействия волн на береговые уступы, сложенные мерзлыми рыхлы­ми породами, при увеличении штормовых нагонов и т.п. Мы полагаем, что при реализации сценария МГЭИК скорость отступания термоабразионных берегов возрастет по сравне­нию с современной в 3 — 5 раз и на открытых берегах морей Лаптевых и Восточно-Сибирского в среднем достигнет 15 — 30 м/год, местами до 60 м/год, а в катастрофических случаях даже 250 м/год. Сле­довательно, береговая линия в местах развития активных термоабразионных берегов может отступить за столетие в сторону суши на 3 — 25 км.

Ледяные берега в условиях повышения температуры воз­духа и поверхностных вод бу­дут подвержены быстрому раз­рушению вследствие таяния льда и обрушения нависаю­щих ледяных блоков. Не ис­ключено, что и районах их распространения (Шпицбер­ген. Земля Франца-Иосифа, Новая Земля, Северная Земля), на акваториях морей Баренце­ва, Карского и Лаптевых уве­личится количество айсбер­гов. В случае небольшой мощ­ности покровных ледников их площадь в условиях потепле­ния климата будет существен­но сокращаться, и в конце концов они могут исчезнуть.

Потепление поверхност­ных вод Мирового океана и климата Земли в целом, по-ви­димому, приведет к перест­ройке атмосферных процес­сов и усилению штормовой ак­тивности в умеренных и тро­пических широтах. Зарожде­ние и развитие тропических циклонов зависит от содержа­ния тепла в верхнем слое океа­на". Анализ климата Северно­го полушария за 1997 г., прове­денный Гидрометцентром РФ, показал, что потепление вод Тихого океана, в том числе и мощное Эль-Ниньо, сопровождается специфическими погодными явлениями, кото­рые зачастую имеют катастро­фический характер: сильнейшими ливнями и наводнения­ми в Перу и Чили, засухами в Индонезии и Малайзии, обильными снегопадами в Мексике, мощными штормами у берегов Калифорнии.

Наблюдения, проведенные по программе берегового мониторинга США, показали, что в конце января — начале фев­раля 1998 г. на Калифорний­ское побережье обрушились сильные шторма, вызнавшие катастрофические размывы берегов, что нанесло ущерб в сотни миллионов долларов.

Глобальное потепление представляет существенную угрозу для коралловых ри­фов, так как при повышении температуры воды выше определенного предела начнет­ся обесцвечивание кораллов, которое в настоящее время в океане стало довольно распространенным явлением. Длительное повышение температуры морской воды может привести к значительной деграда­ции всей экосистемы коралловых рифов. Возможно разрушение коралловых атол­лов, которые служат экологической средой обитания живых организмов, характеризу­ющихся большим биологическим разно­образием.

Однако изменения в прибрежной зоне арктических морей могут иметь не только негативный характер, но и приведут к по­ложительным социально-экономическим последствиям. Среди них — улучшение ледовой обстановки на трассе Северного морского пути, т.е. возможность более дли­тельного в течение года плавания судов в арктических морях.

2. Вечная мерзлота и современный климат

Как изменяется современный климат?

На исходе XX в. проблема глобального потепления кли­мата не перестает волновать мировую общественность. В последние три-четыре года ее особенно остро прочувство­вали жители средней полосы нашей страны. Здесь жаркие и сухие летние сезоны и мягкие зимы следовали друг за другом. Особенно запомнится современникам лето 1999 г. в Подмосковье и других регионах Центральной России, сценарий которого развивался, как у М. Е. Салтыкова-Щедрина в городе Глупове во время правления градоначальника Фердыщенки. когда с самого вешнего Николы, с той поры, как начала входить вода в межень, и вплоть до Ильина дня не выпало ни капли дождя... небо раскалилось... пахло гарью... травы и всходы огородных овощей поблекли..." Глупевцы видели причину возникшего несчастья в распутстве фердыщенковой любовницы Аленки. Не столь определенны специалисты, владеющие арсеналом современных математических методов и быстродействующей компьютерной техникой. Большинство ученых связывает повышение температуры приземного слоя воздуха со все возрастающими промышленными выбросами в атмосферу диоксида углерода, метана и других газов, вызывающих парниковый эффект. Причинами изменений климата считают также смещение полюсов, озоновые дыры и даже... массированные натовские бомбардировки Ирака и Югославии. Всего несколько лет назад ряд крупных климатологов прогнозировал повышение температуры воздуха на севере Евразии в начале XXI в. на 10—15С. При таком резком потеплении были бы неизбежны резкий подъем уровня Мирового океана, сопровождаемый затоплением обширных низменных участков, таяние наземных и подземных льдов, освобождение газов (особенно метана), захороненных в вечной мерзлоте и их допол­нительное поступление в атмосферу. Не случайно в газетах последних лет даже появились предостерегающие заголовки типа «Метановая бомба в вечной мерзлоте» К счастью для северян, предсказания значительных изменений климата в высоких широтах пока не оправдываются. Но что можно ожидать в будущем?

Известно, что климат постоянно претерпевает естественные изменения. В 1625 г. сэр Фрэнсис Бэкон обратил внимание на то, что кроме су­точных и сезонных вариаций метеорологических элементов существуют многолетние их циклы. В 1957 г. Дж.К.Чарлсуэрт уже выявил около 150 таких циклов различной продолжительности. В 70-х годах А.С.Монин и Ю.А.Шишков выделяли многочисленные цик­лы с периодом от миллиарда до десятков лет. Хорошо известны короткопериодные колебания метеорологических элементов: 5—6-летние, 9— 14-летние и др. Все циклы, накладываясь друг на друга, создают сложный интегральный ход изменения метеорологических элементов. В последние два-три десятилетия на естественные климатические циклы все заметнее влияют колебания, связанные с антропогенным воздействием.

При изучении многолетних изменений современного климата, чтобы исключить случайные вариации, осредняют метеорологические дан­ные за промежуток времени, чаще всего за десять лет. Ана­лиз таких "скользящих" значений для температуры воздуха выполнен по ряду стран Се­верного полушария — Россия. Канада. США (Аляска). Китай. — и он показал, что в большинстве континентальных районов за период инструментальных метеорологических наблюдений в целом действительно отмечается заметное повышение температуры воздуха (до 2.4 С в Якут­ске за 1830-1495 гг.). Однако в районах, примыкающих к северным морям, прирост температуры воздуха за все время метеорологических измерений, несмотря на ее коле­бания в отдельные годы, прак­тически отсутствует. Это дает основание полагать, что в Арктике и некоторых смеж­ных регионах из-за близости морей и слабого техногенно­го воздействия современные потепления-похолодания не выходят за пределы естест­венной вековой цикличности климата.

Можно выделить два пери­ода с отчетливо выраженным повышением температуры воздуха на севере: с конца XIX в. по 40-е годы XX в. (этот период называют "потеплени­ем Арктики") и с середины 60-х годов до настоящего вре­мени. Последнее потепление пока не достигает размеров первого. Более того, в начале 90-х годов на ряде арктичес­ких метеостанций наблюда­лось заметное похолодание. Однако последующие годы оказались достаточно теплы­ми, что явилось причиной со­хранения общей тенденции потепления климата в наши дни.

Среднегодовая температу­ра воздуха на севере России за 1965 — 1995 гг. увеличилась на различных метеостанциях от 0.4 до 1.8°С. Тренд этих значе­ний в указанные 30 лет со­ставляет 0.02—0.03С/год в ус­ловиях Европейского Севера. 0.03—0.07 — на севере Запад­ной Сибири и 0.01 — 0.08°С/год - в Якутии. При этом потепление обусловлено главным образом повышени­ем зимней температуры возду­ха. Продержится ли эта тен­денция или сменится другой? Этот вопрос должен интере­совать нас особо — более 65% огромной территории России занято вечной мерзлотой, ко­торая чутко реагирует на ма­лейшие изменения климата и поэтому отнюдь не является вечной.

Эволюция мерзлоты и народное хозяйство

Скованные льдом горные породы встречаются на севе­ре Европейской России. Ура­ла, севере Западной Сибири (примерно до широтного от­резка Оби), на большей части Восточной Сибири. Забайка­лья и Дальнего Востока. От­рицательные температуры проникают в землю до глуби­ны 1300—1500 м. минималь­ные их среднегодовые значе­ния достигают -1бС. Вечно - мерзлый покров литосферы в плане выглядит так: вдоль верхнего (северного) края России, он почти сплошной, с редкими дырами и прорезями в виде таликов под крупными озерами и реками, мощность мерзлоты здесь максимальна, а температура минимальна. К югу становится все больше таликовых прорех, толща мерзлоты уменьшается, тем­пература ее повышается, и у нижнего, южного края облас­ти вечной мерзлоты от сплошного покрова остаются одни лоскутки — острова мерзлых пород мощностью в несколько метров или десят­ков метров с температурой, близкой к нулю.

Северный край страны на­селен крайне скудно. На ог­ромных просторах арктичес­ких холодных пустынь, тунд­ры, лесотундры, тайги и гор­ных степей, на равнинах, пло­скогорьях и в горах на 1 км² территории приходится ме­нее одного человека. В Ямало-Ненецком национальном ок­руге этот показатель равен 0.6 чел./км², в Корякии и на Чукотке — 0.1—0.2, а в Эвен­кии и на Таймыре и вовсе 0.03—0.06 чел./км².

Тем не менее хозяйствен­ное значение области вечной мерзлоты, или криолитозоны, как ее называют мерзлотове­ды, трудно переоценить. Она, по сути, стратегический тыл экономики России, ее топлив­но-энергетическая база и ва­лютный цех. Это — более 30% разведанных запасов всей нефти страны, около 60% при­родного газа, неисчислимые залежи каменного угля и тор­фа, большая часть гидроэнер­горесурсов, запасов цветных металлов, золота и алмазов, огромные запасы древесины и пресной воды. Значительная часть природных богатств уже вовлечена в хозяйственный оборот. Создана дорогостоя­щая и уязвимая инфраструкту­ра: нефтегазопромысловые объекты, магистральные нефте- и газопроводы протяженностью в тысячи километров, шахты и карьеры, гидроэлект­ростанции, возведены города и поселки, построены автомо­бильные и железные дороги, аэродромы и порты. На веч­ной мерзлоте стоят Магадан, Анадырь, Якутск, Мирный, Но­рильск, Игарка, Надым, Ворку­та, даже в границах Читы име­ются острова вечной мерзло­ты. В настоящее время хорошо разработаны методы прогно­зирования последствий стро­ительства на вечной мерзлоте. Однако труднопредсказуемые изменения климата меняют мерзлотные условия гораздо сильнее.

Быстрое оттаивание мерз­лых пород может обернуться катастрофическими последст­виями. Верхние горизонты вечномерзлых пород (мощно­стью от 2 до 50 м, з иногда и более) содержат лед в виде мелких линзочек и жилок, а также клиновидной (полиго­нальной в плане) решетки или пластовых залежей мощнос­тью до 30—(0 м. На некото­рых участках северных рав­нин лед составляет до 90°ь объема мерзлых пород. По оценкам Б.И.Втюрина. запасы подземных льдов криолитозо­ны России составляют 19 тыс. км³, что дает право иногда на­зывать вечную мерзлоту под­земным оледенением.

Оттаивание насыщенных льдом пород из-за потепления климата будет сопровождать­ся просадками земной по­верхности и развитием опас­ных мерзлотных геологичес­ких процессов — термокарста, термоэрозии, солифлюкции. Начнется массовое разруше­ние зданий и инженерных со­оружений, построенных на мерзлом грунтовом основа­нии. Такие последствия потеп­ления климата могут стать ра­зорительными для экономики.