24386 (685044), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Анализ хода метеорологических элементов (осадков, давления, температуры и пр.) по современным данным указывает на существование прямой связи между ходом солнечной активности и частотой и интенсивностью смены воздушных масс над данной произвольно выбранной территорией. С усилением солнечной активности возрастает частота и интенсивность смены воздушных масс, а с ослаблением солнечной активности она падает. В соответствии с этим и основные переносы претерпевают усиление или ослабление.

Как правило, проявления солнечной активности связывают с появлением солнечных циклов с периодами 11, 22, 33 и 88 – 90 лет в климатических вариациях метеовеличин [12]. Проявление 11-летнего цикла солнечной активности (цикл Швабе – Вольфа) представляет собой колебания числа солнечных пятен. Данная периодичность не столь выражена, как 22-летний цикл Хэйла, обнаруженный в климатических записях во многих регионах земного шара. Этот цикл связан с переполюсовкой магнитного поля на Солнце. Для объяснения существующих неопределенностей в климатическом отклике на солнечное воздействие (пространственные неоднородности, слабость внешнего сигнала) в ряде работ разработан механизм возникновения в атмосфере энергоактивных областей (систем), связанных с зонами развития неустойчивости, усиливающими атмосферный эффект солнечно-обусловленного сигнала из-за внутренних свойств самой системы. Свойство усиливать внешний сигнал характерно для нелинейных динамических систем. В частности, одной из таких областей по мнению [12] является зона Северной Атлантики.

33-летний цикл был выявлен Э. Брюкнером. Он соответствует трем 11-летним циклам и выражает многолетние колебания климата от холодных и влажных лет к теплым и сухим на протяжении от 20 до 50 лет. В отдельных случаях продолжительность цикла Брюкнера может меняться.

Периодичность около 88 – 90 лет (цикл Глейсберга) проявляется в климатических характеристиках очень редко.

Определенное влияние на изменение глобальной температуры может оказывать тропосферный аэрозоль, причем влияние его на температуру имеет обратный знак по сравнению с ростом концентрации парниковых газов. В настоящее время не существует единого мнения о роли тропосферного аэрозоля в современном изменении климата. Ряд исследователей считают, что эти два процесса, действующие в противоположных направлениях, оказывают равнозначное влияние на температуру воздуха. Однако существует и другое мнение о том, что роль тропосферного аэрозоля значительно меньше по сравнению с влиянием антропогенной деятельности в результате выбросов парниковых газов в атмосферу.

Существует и ряд других факторов, вызывающих естественные колебания климата, среди которых особое внимание уделяется автоколебаниям климатической системы, включающих такие явления, как Эль-Ниньо – южное колебание. Эти естественные изменения климата продолжительностью от 3 до 7 лет оказывают наибольшее влияние на изменение локальных температур поверхности воды и воздуха в тропических районах Тихого океана.

Среди причин антропогенного изменения климата можно назвать:

- увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере. По данным наблюдений объемная концентрация CO₂ в атмосфере повысилась с 315 млн ^-1 в 1958 году до 343 млн ^-1 в 1984 г. Исходя из расчетов Будыко М. И. [2] можно заключить, что в середине XIX века эта концентрация составляла около 280 млн ^-1. Таким образом, к середине 80-х годов прошлого века количество углекислого газа возросло на 20 – 25%. Весьма вероятно, что удвоение количества CO₂ будет иметь место во второй половине XXI века. Есть основания считать, что увеличение количества CO₂, достигнутое в современную эпоху, уже оказывает существенное влияние на глобальный климат и на биосферу в целом. Так, существуют неоспоримые доказательства прямого влияния увеличения концентрации CO₂ на физиологические процессы в растениях (см. пункт 1.3).

- увеличение содержания малых примесей в атмосфере. Хозяйственная деятельность человека приводит к росту концентрации не только углекислого газа, но и ряда других газов, которые также усиливают парниковый эффект и способствуют повышению температуры нижних слоев воздуха: метан (CH₄), окислы азота, озон и др.

Содержание метана в атмосфере, куда он поступает из болот, глубоких трещин в земной коре и некоторых других источников невелико (примерно 1 – 2 млн ^-1). В современную эпоху количество атмосферного метана быстро возрастает как в результате развития сельскохозяйственного производства (особенно расширения обильно орошаемых рисовых полей), так и в результате роста добычи природного газа.

Из окислов азота главное значение имеют N₂O и NO₂, концентрация которых составляет около 0,3 млн ^-1. Значительное количество окислов азота поступает в атмосферу при производстве минеральных удобрений и в результате некоторых других видов хозяйственной деятельности.

Есть основания считать, что хозяйственная деятельность оказывает влияние на рост озона (О₃) в тропосфере. Увеличение массы тропического озона также должно усилить парниковый эффект в атмосфере.

В современном воздухе имеются также малые примеси, поступившие туда только из антропогенных источников – хлорфторуглеводороды (фреоны).

- рост производства энергии, который приводит к дополнительному нагреванию атмосферного воздуха. Имеются оценки количества тепла, которое выделяется в результате хозяйственной деятельности человека. В целом для Земли это количество на единицу поверхности невелико и составляет около 0,01 Вт/м². Для наиболее развитых промышленных районов указанная величина на два порядка больше и достигает 2 – 3 Вт/м². На территориях больших городов эта величина возрастает еще на один – два порядка, т. е. до десятков и сотен Вт/м².

При изменении притока энергии, получаемой Землей от Солнца на 1% средняя температура у ее поверхности изменяется на 1,5⁰С. Если считать, что производство тепла в результате деятельности человека составляет около 0,006% от общего количества радиации, поглощенной системой Земля – атмосфера, то соответствующее этому повышение средней температуры будет равно примерно 0,01⁰С. Эта величина сравнительно незначительна, однако при резкой неравномерности размещения на поверхности Земли источников тепла, созданных человеком, в отдельных районах повышение температуры может быть значительно большим.

- другие факторы. К их числу можно отнести: увеличение массы антропогенного аэрозоля в атмосфере, орошение засушливых районов (понижение альбедо примерно на 0,10 [2]), строительство водохранилищ (понижение альбедо).

1.3 Наблюдаемые последствия климатических изменений и их возможное влияние на эволюцию геосистем

Несмотря на относительную недолговременность происходящих климатических изменений, уже сейчас можно выявить ряд вызванных ими последствий. В частности, к ним можно отнести:

• отступление горных ледников практически во всех широтных зонах;

• сокращение площади и уменьшение толщины морских льдов в Арктическом бассейне;

• уменьшение площади шельфовых ледников в Антарктиде;

• изменение структуры кораллов в тропических широтах;

• изменение границ и толщины снежного покрова в умеренных и высоких широтах;

• увеличение длины вегетационного периода;

• изменение сезонных амплитуд температуры воздуха и сезонных колебаний концентрации CO₂ в атмосфере;

• прямое влияние увеличения концентрации CO₂ на естественную и культурную растительность;

• смещение сроков наступления сезонных явлений в жизни растений и животных;

• расширение границ ареалов растений и животных к северу.

Так же как и в прошлом, криосфера, и, прежде всего горные ледники, является наиболее чувствительной частью глобальной климатической системы. В таблице 3 приведены следующие данные об уменьшении длины ледников (l,м/год), наблюдаемом начиная с конца прошлого века практически во всех районах земного шара.

Наиболее значительные изменения площадей горных ледников происходят в Центральной Европе, в Тропической Африке, Исландии и Азии. В Центральных Альпах объем ледников сократился на 10 – 20% в 1980 – 1990 гг. по сравнению с их объемами в 1970-е годы. Около половины ледников Исландии активно отступают в последние 20 – 25 лет. Площадь ледников Восточной Африки с начала века уменьшилась на 50 – 60%. В Средней Азии сокращение площадей горных ледников происходит быстрее, чем все известные сокращения за последние 12 тысяч лет[7].

Таблица 1. Уменьшение длины ледников с конца XIX до конца XX веков [7]

Район	Скалис тые горы	Шпиц берген	Ислан дия	Норвегия	Европа (Альпы)	Центральная Азия	Африка (Кения)	Новая Зеландия
Период	1890- 1974	1906– 1990	1880– 1965	1880– 11990	1880– 1988	1874– 1980	1893– 1987	1844– 1990
l,м/год	-15,2	-51,7	-12,2	-28,7	-15,6	-9,9	-4,8	-25,9

Данные об изменении баланса массы ледников в различных горных районах после 1980-х годов по сравнению с предыдущим 20-летним периодом, показывают, что в горах Тянь-Шаня баланс массы ледников уменьшился в 1,9 раз, в Скалистых горах – в 2 раза, в Альпах – в 10 раз. В целом на Северном полушарии баланс массы горных ледников уменьшился в 1,3 раза при увеличении глобальной температуры на 0,38⁰С.

Исследования также показали, что реакция горных ледников на современное глобальное потепление происходит с меньшим временным сдвигом, чем это предполагали ранее. Считалось, что реакция ледника на глобальное потепление может происходить через 70 – 80 лет, однако последние данные свидетельствуют о том, что она происходит не более чем через 10 – 20 лет.

Кислородно-изотопный анализ ледниковых кернов, взятых на больших высотах в Тибете, в Андах и в горах Тянь-Шаня, свидетельствует о быстром сокращении площади горных ледников и о быстром потеплении тропосферы в субтропических широтах за последние годы. Анализ ледяных кернов из Тибета и Тянь-Шаня подтверждает предположение, высказанное Хансеном о том. Что наиболее значимый сигнал современного глобального потепления может быть обнаружен в центральных районах Азиатского материка, как наиболее обширного и удаленного на значительное расстояние от океана, который сглаживает колебания температуры.

Заметные изменения в последние годы происходят и в состоянии морских льдов в высоких широтах обоих полушарий. Так, толщина льда к северу от Гренландии сократилась с 6 – 7 до 4 – 5 м, а температура воды в районе островов Северная Земля повысилась на 1⁰С.

За период с 1978 по 1995 г. площадь морских льдов сократилась на 610 000 км² или на 5,7%, причем наиболее существенное уменьшение площади произошло в 1990, 1993 и 1995 гг.

Эффективная толщина льда в Арктическом бассейне с 1970 по 1992 г. сократилась на 12 – 14 см, что составляет 3 – 4% средней толщины льда (3 м), т. е. в среднем она уменьшалась на 0,5 см в год.

Экспедиционные исследования последних лет отмечают необычайно высокую температуру воды в высоких широтах (севернее 75 – 77⁰ с. ш.) в начале 90-х годов (положительная аномалия 0,5 – 1⁰С). Как показала анализ этих материалов, современное потепление арктических вод не имеет аналогов в предшествующий период инструментальных наблюдений, при этом процесс потепления в высоких широтах начался не ранее 1988 г. и распространялся с запада на восток [7].

Рис. 1.1.3. Сокращение площади ледника в Антарктике за период с 1979 по 2003 гг.[22]

В состоянии ледникового покрова Антарктиды также происходят определенные изменения. Анализ 50-летних метеорологических рядов температуры воздуха и данных о состоянии ледников Антарктического полуострова указывает на устойчивый тренд потепления и разрушения ледников: площадь пяти из девяти шельфовых ледников в этом районе быстро уменьшается. Прибрежные моря очищаются ото льда примерно на месяц раньше по сравнению со среднемноголетними сроками. Отмечаются также и более поздние сроки образования льда (примерно на месяц) в прибрежных морях Антарктиды и в море Уэдделла. Таким образом, продолжительность безледного периода на морской акватории Антарктиды увеличилась не менее чем на 1 – 1,5 месяца.

Характеристики

Список файлов ВКР