Автор: Пользователь скрыл имя, 24 Марта 2012 в 16:00, реферат
Погода—комплекс всех переменных атмосферных факторов в определенный момент времени и изменения этого комплекса под действием возникающих, развивающихся и исчезающих нарушений.
Климат—«итоговый результат» погоды за достаточно долгое время, позволяющий выявить статистические закономерности—средние величины, размах отклонений, вероятность крайних значений и т. д. Климат в значительной мере зависим от погоды, которую мы можем наблюдать в конкретный момент. Чтобы судить о новейших изменениях климата, за исходную величину ныне берут климат 30—60-х годов текущего века.
Министерство образования и науки Республики Казахстан
«Эволюция климата на Земле»
Погода—комплекс всех переменных атмосферных факторов в определенный момент времени и изменения этого комплекса под действием возникающих, развивающихся и исчезающих нарушений.
Климат—«итоговый результат» погоды за достаточно долгое время, позволяющий выявить статистические закономерности—средние величины, размах отклонений, вероятность крайних значений и т. д. Климат в значительной мере зависим от погоды, которую мы можем наблюдать в конкретный момент. Чтобы судить о новейших изменениях климата, за исходную величину ныне берут климат 30—60-х годов текущего века.
О колебаниях климата судят по отклонениям месячных, сезонных и годовых значений от многолетних средних велики. Эти отклонения называют аномалиями.
Самая изменчивая часть системы, формирующей климат,— атмосфера. Нижний ее слой—тропосфера—имеет характерное время реакции (время, за которое этот слой приспосабливается к изменениям температуры), порядка недели. Стратосфера, слой, простирающийся в средних широтах от 10 до 80 км над поверхностью Земли, а также более высокие слои атмосферы имеют совершенно другое время реакции, протекающие в них процессы совершенно различны.
Верхние слои океанов (основная составная часть гидросферы) взаимодействуют с лежащей над ними атмосферой или слоем льда, причем время реакции составляет от нескольких месяцев до нескольких лет. Чтобы прогрелись или охладились глубокие слои океана, требуется несколько столетий.
Криосфера, охватывающая массы ледяных и снеговых отложений Земли, включает в себя ледяные шапки континентов, горные глетчеры, морской лед и снежный покров почвы.
Размер снежного покрова Земли и ледяного панциря водоемов сильно колеблется по сезонам; ледники и ледяные шапки изменяются значительно медленнее.
На формирование климата влияет также то, что условно можно назвать поверхностью суши. Это горы и равнины, особенности рельефа, растительность, озера, реки, грунтовые воды, играющие роль важной составной части в гидрологическом круговороте. Изменения этих климатообразующих факторов укладываются в разные отрезки времени. Поверхность суши — важный источник взвешенных веществ в воздухе, которые могут влиять на климат. В свою очередь климат и растительность влияют на формирование почвы.
Живые существа обитают на суше (это так называемая земная биота), в океане (морская биота) и в атмосфере. Та часть нашего мира, в которой содержатся органические и органические вещества, произведенные живыми организмами, называется биосферой.
Важный фактор, влияющий на климат, — тепловой баланс Земли, определяемый, прежде всего Солнцем. Система «Земля — атмосфера» находится сейчас в состоянии теплового равновесия, то есть она излучает столько же энергии, сколько получает.
Из 100% падающего коротковолнового солнечного излучения в среднем около 19% поглощается атмосферой (3%—облаками и 16%—воздухом), а около 30% отражаются обратно в космос (20% отражаются облаками, 6%—воздухом и 4%—поверхностью Земли).
Остаток (51%) поглощается поверхностью Земли. Из них 21% переизлучается обратно в виде длинноволнового излучения, а около 30% отдается в атмосферу в виде ощутив (7%) и скрытого (23%) тепла. Из переизлученного длинноволнового излучения 15% поглощается атмосферой, а 6% уходит в космос.
Итак, атмосфера действует как крыша теплицы. Она одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с другой—почти не пропускает наружу тепло переизлучаемое Землёй. Это и есть так называемый парниковый эффект. Приведенный, здесь баланс излучений составляет основу «теплового хозяйства» Земли. Отношение полученного излучения к отраженному называется «альбедо», Абсолютно белое тело, то есть тело с максимальной отражающей способностью, имеет альбедо, равное единице. Альбедо Земли составляет 0,30.
Так как преобразования падающей энергии солнечного излучения происходят главным образом на поверхности, на них сказывается не только географическая широта местности, но и рельеф и другие особенности поверхности — наличие водного зеркала, вид почвы, растительность. Локальный и региональный климат зависит также от формы, наклона и ориентированности поверхности, от высоты над уровнем моря.
Какие последствия деятельности человека сказались на нашем климате? Пока антропогенное влияние ощущается только в местном и региональном климате.
Промышленные предприятия, сбрасывающие тепловые отходы в воздух или водоемы, выбрасывающие в атмосферу жидкие, газообразные или твердые (пылевые) загрязнения, могут изменять местный климат. Если загрязнения воздуха будут продолжать расти, они начнут сказываться и на глобальном климате.
Наземный, водный и воздушный транспорт, выбрасывая выхлопные газы, пыль и тепловые отходы, также может влиять на местный климат. Сказываются на климате и сплошная застройка, ослабляющая или прекращающая циркуляцию воздуха, и отток местных скоплений холодного воздуха, Загрязнение моря, например, нефтью может влиять на климат обширных пространств.
Принимаемые человеком меры по изменению облика земной поверхности в зависимости от их масштабов и от того, в какой климатической зоне они проводятся, могут не только привести к местным или региональным изменениям климата, но и затронуть климат целых материков. К таким отклонениям относятся, например, изменения землепользования, уничтожение или, наоборот, насаждение лесов, обводнение или осушение, распашка целины, создание новых водоемов — все то, что изменяет тепловой баланс, водное хозяйка и распределение ветров на обширных пространствах.
Проблема глобальных климатических изменений
Проблема глобальных климатических изменений оказалась в центре внимания в связи с ожидаемым потеплением, вызванным техногенными выбросами парниковых газов.
Парниковый эффект - разогревание нижних слоев атмосферы - возникает в результате поглощения отраженного теплового излучения поверхности Земли молекулами углекислого газа, водяного пара, метана, хлорфторуглеродов и некоторых других газов. Хотя метан дает гораздо больший парниковый эффект, чем углекислый газ, последний более устойчив в атмосфере и выбрасывается в огромных количествах - в объеме около 8-1012 кг ежегодно при сжигании угля, нефти и (в меньшей степени) природного газа. Предполагается, что накопление СО2 в атмосфере приведет к потеплению, которому будут сопутствовать таяние полярных льдов, подъем уровня Мирового океана, затопление густонаселенных приморских низменностей и целых островных государств, опустынивание, сокращение летних осадков на 15- 20% в основных сельскохозяйственных районах от американского среднего запада до Средиземноморья и Западной Австралии.
Такого рода опасения были существенно подкреплены обнародованным в 1990 г. докладом первой рабочей группы Международного пленума по климатическим изменениям, составленным 170 авторитетными специалистами из 25 стран (и еще 200 ученых были привлечены к рецензированию доклада). По их единодушному мнению, парниковый эффект уже дал потепление на 0,3-0,6 (0,5) °С с конца 19 в. Удвоение содержания CO2 в атмосфере произойдет к 2035 г. Соответствующее глобальное потепление составит от 1,5° до 4,5°С, скорее всего около 2,5°С. К этому времени ожидается подъем уровня моря от 8 до 29 см (около 20 см) и до 65 см к 2100 г. На обширных пространствах Евразии и Северной Америки, включая основные житницы, установится летнесухой климат.
Для предотвращения пагубных последствий климатических изменений предполагается снизить выбросы двуокиси углерода, окислов азота и хлорфторуглеродов на 60%, метана на 20%, Эти рекомендации, по-существу, означают крутой поворот в адаптивной стратегии человека. Раньше человек боролся с холодом, теперь начинает бороться с теплом. Раньше он перестраивал свою деятельность, приспосабливаясь к изменениям среды, теперь перестраивает для сохранения статус-кво.
На национальном уровне 15 стран ответственны за 77% выбросов парниковых газов. Среди них на первом месте США (17%) и СНГ (около 13%). Сумарный вклад развивающихся стран - около 46%.
В то же время роль парникового эффекта в климатических процессах последних десятилетий далеко нс бесспорна. Так, 40-е - 60-е годы, первый этап массивных выбросов СО2, ознаменовались заметным похолоданием. Резко возросшие техногенные выбросы 80-х, по сверхточным спутниковым измерениям за десятилетие (1979-1988 гг.) не дали парникового эффекта.
Глобальный климат зависит в первую очередь от общего количества тепла, получаемого атмосферой и его распределения по поверхности планеты. Первое в свою очередь связано со светимостью Солнца, эксцентриситетом земной орбиты, выделением тепла недр, альбедо земной поверхности и атмосферы, парниковым эффектом. Ни один из этих факторов не остается постоянным. На фоне общей тенденции к увеличению светимости Солнца проявляются ротационные и магнитные 22-летние и более продолжительные циклы в 100, 200 и 400 лет. Достоверно установлена связь между пиками солнечной активности (включая последний, 1989 г.) и глобальными потеплениями, тогда как ее минимуму в 1640-1720 гг. соответствует «Малый ледниковый период»-общее похолодание на 1°С.
Альбедо земной поверхности и атмосферы - наиболее мощный регулятор теплового режима, зависит от распределения суши и моря, гор, характера горных пород и растительности, величины полярных ледниковых шапок, вулканической пыли, аэрозолей и облачности (альбедо 0,6-0,9). Поднятие хребтов Альпийско-Гималайского пояса и обширных плато (Тибет, Колорадо) с их вечными снегами, скудной растительностью, известняковыми утесами (альбедо 0,56) в сочетании с регрессией, распространением травянистой растительности (альбедо почти вдвое выше, чем у древесной), могло дать похолодание, достаточное для начала оледенения. В дальнейшем постоянный ледяной покров превращается в доминирующий фактор, усиливаемый оскудением растительности и развитием низкоширотных пустынь.
Пока не ясно, в какой мере облачность может компенсировать другие факторы альбедо, но описанная выше схема в принципе объясняет как направленное изменение, так и колебания температуры земной поверхности.
Вулканизм также может рассматриваться как фактор альбедо, однако его действие оказывается неоднозначным, так как вулканическая пыль уменьшает альбедо ледников, но изменение прозрачности атмосферы стратосферными аэрозолями дает обратный эффект. Поэтому результат зависит от географического положения и характера вулканизма. Один из самых сильных в истории взрыв вулкана Тамбора в Индонезии (фонолитовые игнимбриты) дал температурную аномалию-0,7°С в северном полушарии в 1815-1816 гг. Кракатау (дацитовая лава) вызвал понижение температуры на 0,25-0,4°С в течение двух лет. Сравнительно небольшое извержение вулкана Агунг (андезито-базальтовая лава) сопровождалось в 1963-1964 гг. температурными аномалиями около 0,28°С в тропиках и 1,3°С в высоких широтах, в то время как недавняя активность вулкана Св. Елены (дацитовые игнимбриты), расположенного на 46° с. Ш., не имела глобальных климатических последствий.
Проблема глобальных климатических изменений оказалась в центре внимания в связи с ожидаемым потеплением, вызванным техногенными выбросами парниковых газов.
Парниковый эффект-разогревание нижних слоев атмосферы - возникает в результате поглощения отраженного теплового излучения поверхности Земли молекулами углекислого газа, водяного пара, метана, хлорфторуглеродов и некоторых других газов. Хотя метан дает гораздо больший парниковый эффект, чем углекислый газ, последний более устойчив в атмосфере и выбрасывается в огромных количествах - в объеме около 8-1012 кг ежегодно при сжигании угля, нефти и (в меньшей степени) природного газа. Предполагается, что накопление СО2 в атмосфере приведет к потеплению, которому будут сопутствовать таяние полярных льдов, подъем уровня Мирового океана, затопление густонаселенных приморских низменностей и целых островных государств, опустынивание, сокращение летних осадков на 15- 20% в основных сельскохозяйственных районах от американского среднего запада до Средиземноморья и Западной Австралии.
Такого рода опасения были существенно подкреплены обнародованным в 1990 г. докладом первой рабочей группы Международного пленума по климатическим изменениям, составленным 170 авторитетными специалистами из 25 стран (и еще 200 ученых были привлечены к рецензированию доклада). По их единодушному мнению, парниковый эффект уже дал потепление на 0,3-0,6 (0,5) °С с конца 19 в. Удвоение содержания CO2 в атмосфере произойдет к 2035 г. Соответствующее глобальное потепление составит от 1,5° до 4,5°С, скорее всего около 2,5°С. К этому времени ожидается подъем уровня моря от 8 до 29 см (около 20 см) и до 65 см к 2100 г. На обширных пространствах Евразии и Северной Америки, включая основные житницы, установится летнесухой климат.
Для предотвращения пагубных последствий климатических изменений предполагается снизить выбросы двуокиси углерода, окислов азота и хлорфторуглеродов на 60%, метана на 20%, Эти рекомендации, по-существу, означают крутой поворот в адаптивной стратегии человека. Раньше человек боролся с холодом, теперь начинает бороться с теплом. Раньше он перестраивал свою деятельность, приспосабливаясь к изменениям среды, теперь перестраивает для сохранения статус-кво.
На национальном уровне 15 стран ответственны за 77% выбросов парниковых газов. Среди них на первом месте США (17%) и СНГ (около 13%). Сумарный вклад развивающихся стран - около 46%.
В то же время роль парникового эффекта в климатических процессах последних десятилетий далеко нс бесспорна. Так, 40-е - 60-е годы, первый этап массивных выбросов СО2, ознаменовались заметным похолоданием. Резко возросшие техногенные выбросы 80-х, по сверхточным спутниковым измерениям за десятилетие (1979-1988 гг.) не дали парникового эффекта.