В.И. Трухин, К.В. Показеев, В.Е. Куницын - Общая и экологическая геофизика (1119248), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Обычно модель глобальной циркуляции содержит следующие элементы: блоки циркуляции атмосферы и океана, блок круговорота воды, цикл двуокиси углерода, блоки сущи и криосферы. Между физическими, химическими, биологическими процессами, происходящими в различных компонентах климатической системы, существуют сложные взаимодействия (обратные связи). Неизученность этих взаимодействий и их упрощенный учет (или пренебрежение ими) в моделях является одной из главных причин разброса в оценках глобального изменения температуры на планете. К основным видам обратных связей между компонентами климатической системы относятся: водяной пар, лед и снег, облака, аэрозольные частицы в атмосфере, температура океана, распределение растительного покрова, органическое вещество и газы в зоне вечной мерзлоты, гидроокиси метана в морях и др.
Покажем, как действуют обратные связи. При глобальном потеплении снег и лед в горных районах и полярных областях 1'л. 40. Проблема глобального поп~епленил 471 Земли начнут таять. Если сокращение снежного и ледового покрытия уменьшит альбедо Земли, то земная поверхность поглотит большую часть солнечной энергии. Температура земной поверхности возрастет. При охлаждении величина ледового панциря на Земле возрастет, что приведет к росту альбедо и, как следствие, к уменьшению поступления солнечного тепла. Таким образом, эта связь является положительной.
Отметим, что в общем случае знак изменения планетарного альбедо может быть и другим, если сокращение снежного и ледового покрова приведет к такому увеличению облачности, которое увеличит суммарное альбедо. Аналогично температура океана играет роль положительной обратной связи. При росте температуры морской воды растворимость СОз уменьшается, а парциальное давление СОз иа водной поверхности растет. Рост концентрации диоксида углерода приводит к дальнейшему росту температуры. Напротив, при уменьшении температуры воды растворимость СОз возрастет, парциальное давление тоже уменьшится, что приведет к дальнейшему падению температуры. Мировой океан является резервуаром гигантского количества СОз.
Огромные массы воды океана содержат количество СОво в 50 раз превышающее его количество в атмосфере, в 20 раз —. в биоте. Огромная емкость океана по СОо обусловлена его стратификацией — температура поверхностных вод много выше температуры нижележащих слоев, имеющих температуру около 4'С. Этим объясняется важная роль океана в глобальной климатической системе. Можно привести примеры и возможных отрицательных связей, стабилизирующих систему геосфер и биосферу.
В частности, перестройка океанских течений может резко изменить динамику атмосферы и климат обширных регионов, в том числе и вызвать общее похолодание. Известно, что даже незначительные вариации интепсивпости течений нод действием вариаций лунных приливов 1с периодом 18,6 года) вызывают вариации температур в океане и атмосфере. Реакция биосферы также может существенно влиять на климат. Например, считается, что сильное (45%) изменение содержания СОо в атмосфере около 490 млн лет назад 1девонский период) связана с эволюцией и заметным ростом корневых систем ряда растений, что привело к более интенсивному извлечению углерода из атмосферного СОэ.
Нельзя исключить и сравнительно быструю эволюцию некоторых составляющих биосферы и в современный период. Кроме того, в настоящее 1"л. й0. 11роблелга глобального нопгепленил время биосфера очень быстро меняется под действием антропогенных факторов, что также может существенно влиять па региональный и глобальный климаты. Глобальное потепление может привести к катастрофическим последствиям на планете. Например, прогнозируемый подъем уровня океана на 40 50 см в ближайшие 50 лет приведет к затоплению прибрежных густонаселенных районов планеты.
Только в Китае может быть затоплена территория, на которой проживает около 100 млн человек. Огромные густонаселенные районы Индии, Бангладеш также могут оказаться затопленными. По прогнозам будет затоплена почти вся территория Голландии. Согласно некоторым оценкам, для некоторых стран глобальное потепление может оказаться полезным ~163~. Например, в России климат может улучшиться. Увеличение поверхностной температуры вызовет рост испарения с поверхности морей и океанов. Климат на Земле станет более влажным, произойдет увлажнение климата в засушливых районах Нижнего Поволжья, Северного Кавказа. Общее потепление приведет к медленному продвижению на север границы земледелия. Сократится зона рискованного земледелия па территории нашей страны. Однако сложность обратных связей между элементами климатической системы делает такие прогнозы крайне ненадежными. Можно предположить, что наряду с этими положительными эффектами на территории России могут проявиться отрицательные последствия глобального потепления.
Увеличение концентрации углекислого газа приведет гакже к росту урожайности большинства культурных растений. Многочисленные натурные и лабораторные эксперименты по выращиванию растений в условиях повышенного содержания СОз показали, что увеличение концентрации диоксида углерода способствует более быстрому росту растений, их биомассе и урожая. Например, согласно оценкам, масса лесов США с 1950 г. выросла на 30%, что, вероятно, вызвано ростом концентрации СОз. Напомним, что еще В.
И. Вернадский называл диоксид углерода удобрением. Возросшая концентрация СОз используется растениями в процессе фотосинтеза. Такой факт, вероятно, генетически обусловлен тем, что предки современных растений возник.пи и длительное время существовали в условиях концентрации СОз, значительно превосходящей современную. Вот таковы возможные и неоднозначные последствия глобального потепления на планете. В заключение главы приведем кратко возражения против выводов о реальности антропогенного глобального потепления.
Рл. 90. Проблема глобального ногаенленил Отклонение Продолжительность от среднего солнечно-магнитных за 1950 1970 аС циклов, год 0,4 18 Рис. 20.9. Связь продолжительности солнечно-магнитных циклов 1правая шкала и тонкая линия) и отклонений средней температуры Северного полушария (левая шкала и жирная линия) от среднего значения темпера- туры 0,2 20 22 -0,2 0.4 24 — 0.6 26 — 1.0 1800 1900 годы 2000 скользящему интервалу. Существуют многочисленные свидетельства влияния солнечной активности на геофизические процессы и биосферу. Все наслышаны об 11-летней цикличности солнечной активности. Еще в начале прошлого века известный английский астроном указал на наличие 11-летней цикличности в ценах на зерно в Англии. Анализ срезов деревьев выявил подобную периодичность в толщине годовых приростов деревьев.
Известны исследования А.Л. Чижевского по выявления 11-летней периодичности в распространении различных болезней и смертности. Наряду с 11-летнсй цикличностью в солнечной активности существуют и другис периодичности: 22-летние, двухлетние, годовые, 27- дневные и т. и. Физический механизм воздействия солнечной активности на верхнюю атмосферу понятен .
электромагнитное и корпускулярнос излучение Солнца непосредственно действует на физические процессы в верхней атмосфере, формируя ее тонкую структуру: слои Е, Ег, Ев и другие. Непосредственное действие солнечной активности на нижние глои атмосферы невозможно, Изменения температуры. Температура Земли испытывает значительные колебания естественного происхождения. Природа этих колебаний еще до конца не изучена. Одной из возможных причин изменения температуры обычно называют изменчивость солнечной активности.
Рис. 20.9 показывает высокую корреляцию колебаний температуры Северного полушария и солнечно- магнитной активности. Температуры усреднены по 11-летнему 1"л. й0. 11роблелга глобаленого нопгепленил так как активные составляющие солнечного излучения поглощаются в верхней атмосфере. Иванов-Холодный выдвинул гипотезу [56], согласно которой изменение солнечной активности, прежде всего в ультрафиолетовой части излучения, приводит к возмущениям озонового слоя (изменяется концентрация, температура), которые передаются нижележащим слоям атмосферы. Таким образом, в данной модели роль передаточного элемента от верхней атмосферы к ее нижним слоям играет слой озона.
Таков один из возможных механизмов действия солнечной активности на атмосферу и биосферу, Необходимо отметить, что важнейшим парниковым газом является водяной пар, а его роль в системе солнечно-земных связей потпостью пе исследована. В последнее время получены новые экспериментальные данные, указывающие на особую связь облачного покрова (воды) с солнечной активностью [65].
Тропические широты Земли получают за год примерно в 2 раза больше тепла, чем остальная часть земной поверхности. В тропической части атмосферы содержится основная масса водяного пара атмосферы. Поэтому тропическая зона является более энергонасьпценной., чем внетропические зоны. Так как атмосферная циркуляция обеспечивает перенос водяного пара и в меридиональном направлении, между тропической и внетропической зонами существует взаимная связь. Солнечная активность и космические лучи., вызывая ионизацию воздушных масс на высотах 12-20 км, способствуют образованию ядер конденсации, а затем и облачности.
Облачность, в свою очередь, изменяет альбедо, условия поглощения инфракрасного излучения атмосферы и земной поверхности. Гигантские космические ливни могут активизировать этот конденсационный механизм даже в средней и нижней тропосфере. Солнечная активность имеет характерные периоды, близкие к таким атмосферным процессам, как волны Кельвина и Россби, поэтому в системе солнечное излучение (плюс космические лучи) — атмосфера возможно возникновение солнечно-атмосферного резонанса, усиленного конденсационным механизмом. Совместные российско-индийские ракетные эксперименты в экваториальной части Индийского океана подтверждают гипотезу солнечно-атмосферного резонанса. Таким образом, предложен еще один механизм (правда требующий дальнейших исследований), объясняющий изменчивость температуры Земли естественными процессами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
