LZ(4)_8_2015 (Д.Г. Замолодчиков «Экология» - 4 курс)

.Лекция 8Тема 6. Биогеохимические циклы.Часть 1. Цикл углерода и глобальноепотепление климатаЭкологияЗаведующий кафедрой общей экологииДмитрий Геннадьевич Замолодчиковdzamolod@mail.ruБиогеохимический цикл химического элементаэто его круговорот в биосфере,включающий переход в живые организмыиз неживой среды и обратно.Обобщенная схемабиогеохимического циклаПродуцентыКонсументыРедуцентыОбменный фондРезервныйфондУглерод - СЖизнь на Земле – жизнь на углероднойоснове Органическая химия – химия соединенийуглерода В сухой массе растений и бесскелетныхживотных – около 50% углерода. Оксид углерода CO2 – углекислый газСхема углеродного цикла биосферыАтмосфераCO2Чистая первичнаяпродукцияРастворениеДыханиегетеротрофовВыделениеПродуцентыЧистая первичнаяпродукцияПродуцентыЛифтингОкеанДыханиеМертвое органическоегетеротрофоввеществоКонсументы иредуцентыКонсументырастворенныйCO2СушаЦикл С в 1900 г.Пулы – Гт С, потоки – Гт С в год, Гт – млрд.

тоннАтмосфераCO2 500Растворение 90Чистая первичнаяпродукция 60Выделение 90Дыханиегетеротрофов60Продуценты 500Чистая первичнаяпродукция 60ПродуцентыЛифтингОкеанДыханиеМертвое органическоегетеротрофоввещество 100060КонсументыКонсументы иредуцентырастворенныйCO2 38000СушаАнтропогенные эмиссии CO2 – причинасовременной модификации цикла С10Эмиссии, Гт С/год8Эмиссии CO2642018501870189019101930Год1950197019902010Эмиссии CO2 по отраслям экономикиВыработка электричества и тепла(25% эмиссий)Изменения землепользования(25% эмиссий)Аргентина: обезлесение в действииОдин из островов в Папуа:потери лесов за 10 летПромышленность (21%) эмиссийТранспорт (14% эмиссий)Антропогенные эмиссии CO2 – причинасовременной модификации цикла С40010Эмиссии CO2Концентрация CO2, ppm375835063254300227525018501870189019101930Год19501970199002010Эмиссии и именение запаса, Гт С/годКонцентрация СO2Антропогенные эмиссии CO2 – причинасовременной модификации цикла С10400Концентрация CO284Изменение атмосферного пула CO235063254и300227525018501870189019101930Год19501970199002010Эмиссии и именение запаса, Гт С годКонцентрация CO2, ppm-1Эмиссии СO2375Цикл С в 2010 г.Пулы – Гт С, потоки – Гт С в год, Гт – млрд.

тоннАтмосфераCO2 800 (+4 в год)Растворение 92Чистая первичнаяпродукция 62Выделение 90Дыханиегетеротрофов60Продуценты 500Чистая первичнаяпродукция 60ПродуцентыЛифтингОкеанДыханиеМертвое органическоегетеротрофоввещество 100060КонсументыКонсументы иредуцентыАнтропогенныеэмиссии 8растворенныйCO2 38000СушаПарниковый эффект и радиационный балансЗемлиПолосы поглощения парниковых газов вспектре излучения ЗемлиВклад газов в парниковый эффектГазВклад, %H2O60CO226O38CH4+N2O6Увеличение парникового эффекта ведет кглобальному потеплению14.6среднегодовые значенияТемпература, ºC14.45-летнее скользящее среднее14.214.013.813.6с13.413.218501870189019101930Год1950197019902010Сванте Аррениус(1859-1927) открылпарниковый эффектатмосферы.Будыко Михаил Иванович(1920-2001) – авторконцепции глобальногопотепления.Концепция естественного потепления – восходящая ветвьдолговременного циклаЗ.М.

Гудкович (1925-2014)Действие солнечных циклов1800, 210 и 70 лет14.2Реконструкция палеоклиматаТемпература, ºC14.0Регрессионное описание13.813.613.413.240060080010001200Год1400160018002000Фактическое потепление идет быстрее14.6Реконструкция палеоклиматаТемпература, ºC14.4Регрессионное описание14.2Фактическая динамика14.013.813.613.413.240060080010001200Год1400160018002000Действие солнечных циклов 70 и 11 лет14.6среднегодовые значенияТемпература, ºC14.45-летнее скользящее среднее14.214.013.813.6с13.413.218501870189019101930Год1950197019902010Негативные эффекты потепленияПовышение уровня мирового океана Увеличение числа экстремальных погодныхявлений (наводнений, засух, ураганов, и т.д.) Нарушения водоснабжения в аридныхрегионах Таяние вечной мерзлоты, разрушениеинфраструктуры в Арктике Расширение ареалов болезней ивредителей Угрозы биоразнообразиюПовышение уровня мирового океана:1) таяние наземных ледников;2) термальное расширение воды .Контуры Европы 20000 лет назад и сейчасПовышение уровня мирового океана:1) таяние наземных ледников;2) термальное расширение воды .За XX век уровень океана повысился на 17 см.К концу XXI века возможен подъем уровня океана на 1 метр.Рост числа опасных погодных явлений (ОЯ) в РоссииНаводнение в Хабаровском крае (2013 г.)Ветровал в Костромской областиАномальная жара и смог от природныхпожаров в Центральной России (2010 г.)Смертность в Москве в 2010 г.Изменение осадков к 2100 г.

при жесткомсценарии потепленияСокращение площади ледников (1960-2008)Таяние мерзлоты: рухнувшее здание в пос.Черский, ЯкутияОтступание берегов арктических морейСредние скорости эрозии берегов морейВосточного сектора российской АрктикиРасширение ареала пастбищного клеща в1981-2010 гг. в сравнении с 1951-1980 гг.Угрозы биологическому разнообразию: при потеплении выше2ºС до 40% видов может оказаться под угрозой исчезновения.Этому способствует фрагментация ландшафтов.Некоторые позитивные для России эффектыглобального потепленияСокращение длины отопительного сезона Восстановление навигации по Северномуморскому пути Увеличение продуктивности сельскогохозяйства и площадей устойчивогоземледелия (может быть нивелированоопасными погодными явлениями)Изменение продолжительности отопительного сезона (сутки) в1991-2010 гг. по сравнению с 1971-1990 гг.Изменение сентябрьской площади ледовогопокрова Северного океанаУрожайность зерновых в России (ц/га)Растянников, Дерюгина, 2009Соглашения о сохранении глобального климатаРамочная конвенция ООН об измененииклимата (1992 г.)Констатировала негативность и антропогенныепричины потепления, необходимость сокращениявыбросов, а также различные роли развитых иразвивающихся стран. Киотский протокол (1997 г.)Установил обязательства развитых стран посокращению выбросов на 2008-2012 гг., ввелрыночные механизмы (торговля квотами,совместное осуществление, чистое развитие).Примеры успешных углеродных рынковЕвропейская система торговли квотамиКонтролирует примерно 50% выбросов стран ЕС,ежегодно уменьшает квоты, цель – снижениевыбросов на 21% к 2020 г.Совместное осуществление в России(2008-2012)Действовало около 50 проектов,обеспечивающих сокращение выбросовна 100 млн.

т CO2-эквивалента.Динамика эмиссий в крупнейших экономиках.Китай и Индия не имеют ограничений по Киотскому протоколу.Эмиссии, млрд. т углерода в год2.221.81.6СШАКитайРоссияИндияЯпонияГермания1.41.210.80.60.40.2019901995200020052010ГодПо данным http://unfccc.int и http://cdiac.ornl.govФактический крах Киотского протоколаСША отказались ратифицироватьпротокол. Япония, Россия, Канада, Новая Зеландияотказались от участия во втором периодеКиотского протокола (2013-2018). Развитые страны, оставшиеся впротоколе на 2013-2018, контролируютвсего 15% глобальных эмиссий.«Парижское» соглашение12 December 2015 - 48Реально ли снизить выбросы до целевогоуровня «2°С»?Почти все страны подали «вклады» (INDCs) по выбросам.Остальные почти готовы и параметры «вкладов» известны.Чтобы на конец XXI века быть в этих пределах, на 2030 годнужны выбросы равные примерно 36-42 млрд. т СО2эквивалента.

INDC дают 59-60 млрд. т СО2-эквивалента, то естьна 50% больше.Крупнейшие страны не стремятся снизить выбросы любойценой, но преследуют более краткосрочные экономическиецели.Вывод: INDCs в сумме однозначно недостаточны дляудержания роста глобальной температуры в пределах 2°С.Геоинженерные решения по контролю климатаЗемлиРаспыление аэрозолей (сульфатбария, сульфат железа) встратосфере с самолетовРезультат – «белое небо» иусиление отражениясолнечного излучения.Геоинженерные решения по контролю климатаЗемлиУсиление испарения споверхности океана,увеличение облачности.Отправить в плавание 1500судов, которые, используяэнергию ветра, будутраспылять в атмосфере 50 м3воды в секунду.Оценка перспектив сохраненияглобального климатаНовое климатическое соглашение на период2020 г.

– Обязательства по сокращениювыбросов недостаточны.Активное воздействие на климат(геоинженерия). – Слишком многонепредсказуемых последствий глобальногомасштаба.Технологический прогресс – заменаископаемого топлива на пока неизвестныйисточник энергии. – Управляемая термоядернаяреакция?.