Знание-сила

Знание-сила научно-популярный журнал

iiene     
Он-лайн ТВ Знание - Сила РФ Проекты Фотогалереи Лекторий ЗС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 





СВЕЖИЙ НОМЕР


Органические молекулы в космосе
 
 
 Самое интересное 
Самые яркие статьи за все годы существования журнала. Пока выложены только статьи 2007-2010 годов, но мы работаем над продолжением этого.
Глобальное потепление и северные широты

Яков Гольник

Приоритет открытия – российский

Прошло более 40 лет со времени открытия антропогенного глобального потепления климата (АГП климата). Этому открытию человечество обязано выдающемуся российскому ученому ХХ века академику РАН Михаилу Ивановичу Будыко. Основные теоретические предпосылки прогноза АГП климата были изложены им в работе «Влияние человека на климат», вышедшей в Гидрометиздате в 1972 году. В ней были обобщены выполненные с 1961 года автором и его сотрудниками исследования по проблеме изменения глобального климата под влиянием естественных факторов и хозяйственной (антропогенной) деятельности, а также сделаны определенные выводы о причинах современных естественных колебаний климата и заключение о неизбежности глобального потепления климата, которое произойдет в ближайшие десятилетия при продолжении сжигания ископаемого топлива. Выходу этой работы предшествовала международная конференция по климату, состоявшаяся в 1971 году в Ленинграде, на которой М.И. Будыко впервые высказал убеждение, что в ближайшем будущем начнется глобальное потепление климата, которое в следующем веке достигнет нескольких градусов.

За короткое время эта теория прошла путь признания: от узкого круга специалистов немногих стран до мирового сообщества климатологов. Уже в 1979 году в Женеве состоялась Первая всемирная конференция по климату, организованная Всемирной метеорологической организацией (ВМО) при ООН. И в дальнейшем: от признания главами небольшого количества государств угроз, исходящих от глобального потепления климата, существованию природных экосистем и человечества и необходимости разработки и осуществления мер борьбы с ними, до всеобщего признания этих угроз всеми государствами планеты.

Сегодня о глобальном потеплении климата знают почти все, а вот об авторе этого открытия – крупнейшем российском ученом ХХ века академике М.И. Будыко, его вкладе в науку и практику – мало кому известно. Так, в послевоенные годы широкое признание получили работы по теории климата, тепловому и водному балансу, выполненные под руководством М.И. Будыко в Главной геофизической обсерватории имени А.И. Воейкова. Совместно с академиком А.А. Григорьевым он сформулировал «периодический закон географической зональности» (географических поясов, обладающих различными тепловыми ресурсами, но близкими по увлажнению условиями формирования ландшафтов). Произвел расчет теплового баланса Земли с учетом падающего потока солнечной энергии. Создал «энерго-балансовую модель» климата, которая стала базовой в современных исследованиях глобального потепления климата. В 1956 году был издан «Атлас теплового баланса земного шара», за подготовку которого М.И. Будыко и его сотрудники были удостоены Ленинской премии.

В 1964 году он был избран членом-корреспондентом, а в 1992 году – академиком Российской Академии наук.

В середине ХХ века М.И. Будыко создал новое направление метеорологической науки – физическую климатологию (теорию климата). Работы М.И. Будыко и его коллег, выполненные в 60–70-х годах, сыграли исключительно важную роль в формировании современных научных взглядов на проблему антропогенных изменений климата в настоящее время и прогностических оценок на будущее. Благодаря своей научной прозорливости, М.И. Будыко уже в 1972 году впервые указал, что ближайшие десятилетия будут характеризоваться существенным потеплением глобального климата. Для того времени подобное мнение было слишком необычным, так как тогда происходило похолодание климата и существовало более 20 его прогнозов. В наши дни этот вывод разделяется большинством ученых и подтверждается натурными данными. Наивысшей оценкой научной деятельности М.И. Будыко стало присуждение ему в 1998 году премии международного фонда Асахи «Голубая планета», являющейся аналогом Нобелевской премии в области исследования окружающей среды. Это награждение свидетельствует о признании выдающегося вклада М.И. Будыко в мировую климатологию и экологию.

Антропогенные изменения климата

Предположение о том, что хозяйственная деятельность человека увеличивает массу СО2 в атмосфере и приведет к развитию глобального потепления климата, впервые было высказано в работе климатолога Дж. Каллендера в 1938 году. Он установил, что три четверти СО2, образованного от сжигания топлива, задерживается в атмосфере. Это сильно отличалось от господствовавших тогда представлений о том, что почти весь атмосферный СО2 растворяется в водах океана. Учитывая количество топлива, израсходованное за прошедшие 50 лет, он впервые рассчитал зависимость температуры воздуха от изменений массы СО2 при учете влияния водяного пара на радиационный режим атмосферы. Но найденная Каллендером величина повышения средней температуры воздуха при удвоении концентрации СО2 оказалась сильно заниженной. Им была сделана попытка оценить изменение климата до XXII века под влиянием антропогенного СО2. Он рассчитал, что сжигание существующих запасов топлива приведет к десятикратному увеличению концентрации СО2 и что к началу XXII века средняя температура воздуха повысится на 0,6°С, в результате чего произойдет смещение климатических зон в более высокие широты на 130 километров.

Хотя указанные значения оказались сильно заниженными, но сделанная Каллендером попытка определения климатических условий будущего с учетом влияния на них антропогенных факторов представляла существенный вклад в науку. Неточности в расчетах Каллендера привели к тому, что его вывод о связи потепления с ростом массы СО2 оказался недостаточно обоснованным. Видимо, из-за этого известные английские метеорологи, принимавшие участие в обсуждении работы Каллендера, не поняли результатов его работы.

В СССР проблема антропогенного изменения глобального климата привлекла внимание ученых-климатологов в 1961–1962 годах, когда были проведены первые научные совещания по этой проблеме. Из ознакомления с материалами этих совещаний, в частности, с сообщениями Будыко и других, следует, что при дальнейшем развитии энергетики существенные изменения глобального климата произойдут в близком будущем. В них обращалось также внимание на то, что для изменения климата большое значение имеет устойчивость морских полярных льдов, площадь которых оказалась связанной положительной обратной связью с температурой воздуха в высоких широтах. Из-за влияния этой связи сравнительно небольшое повышение температуры, вызванное увеличением концентрации СО2 вследствие хозяйственной деятельности человека, может привести к таянию морских льдов и должно сопровождаться изменением климата в высоких и средних широтах северного полушария. С этого же времени в СССР были организованы систематические исследования антропогенного изменения климата.

Так как перспектива изменения глобального климата имела значение для всех стран мира, в изучении этой проблемы значительную роль стало играть международное научное сотрудничество. Первое совещание советских и американских ученых-климатологов состоялось в 1966 году, на котором было уделено особое внимание вопросу об устойчивости морских полярных льдов в условиях антропогенного изменения климата. В 70-х годах состоялась серия советско-американских симпозиумов ведущих специалистов в области исследования климата, посвященных проблемам антропогенного изменения климата и палеоклиматологии.

В эти же годы существенно повысился интерес к этой проблеме во многих других зарубежных странах. В 1970 году в США было проведено международное совещание по проблеме воздействия человека на окружающую среду, по результатам которого были опубликованы доклады в виде монографии, где приводился один из выводов совещания: «...мы подчеркиваем, последствия влияния СО2 на климат для длительного периода времени и связанная с этим угроза для общества столь серьезны, что необходимо расширить исследования климатических условий будущего». В этой монографии также был опубликован вывод о возможности повышения средней температуры воздуха к 2000 году на 0,8°С по сравнению с 1900 годом. Однако этот результат не был использован для оценки климатических условий будущего по двум причинам. Из-за сомнения в реальности результата, так как существующие тогда теории не были совершенными для использования их в расчетах изменения климата. И кроме того, многие исследователи считали, что изменение средней планетарной температуры воздуха на несколько десятых градуса не имеет большого практического значения.

Другую точку зрения по этой проблеме высказал Будыко в своей вышеупомянутой работе, опубликованной в 1972 году. В ней была использована полуэмпирическая теория термического режима атмосферы, разработанная автором, для количественного расчета естественных изменений климата в четвертичный период и в течение последнего столетия. Поскольку результаты этих расчетов хорошо согласовались с данными наблюдений, был сделан вывод о возможности применения этой теории для прогноза антропогенных изменений климата.

В этой же работе был построен график вероятного изменения температуры под влиянием хозяйственной деятельности для ближайшего столетия, из которого следует, что до середины XXI века главное влияние на климат окажет увеличение массы СО2 в атмосфере, которое приведет к повышению средней температуры воздуха у земной поверхности.

Рассматривая вопрос о климатических условиях ближайших десятилетий, Будыко сделал однозначный вывод, что эти условия будут в основном зависеть от антропогенного роста концентрации СО2 в атмосфере. По полученным им данным, удвоение концентрации СО2 по сравнению с доиндустриальной эпохой, которое может произойти на протяжении нескольких десятилетий, приведет к повышению средней температуры Земли примерно на 3°С. Им было отмечено, что нет ни одного другого естественного или антропогенного фактора, который мог бы привести к столь крупным колебаниям температуры на протяжении ближайших 50 лет. Он полагал, что рост температуры вследствие антропогенного фактора к середине XXI века составит 2°С, во второй половине XXI века потепление может усилиться в результате общего роста производства энергии, увеличивающей приток СО2 и тепла к поверхности Земли. М.И. Будыко также было высказано предположение, что при развитии потепления уменьшатся горизонтальные градиенты (перепады на единицу расстояния) температуры, в связи с чем ухудшится режим увлажнения в средних широтах континентов, что приведет к увеличению частоты засух, уменьшению речного стока. Это потепление может привести в 2000 году к отступлению границы полярных льдов в Арктике на 2 градуса широты и в 2050 году – к полному таянию льдов, причем подчеркивалось, что эти сроки являются преуменьшенными. Современные натурные и прогнозные данные свидетельствуют, что этот процесс идет в указанном направлении, причем с ускорением.

Как показывают расчеты по различным моделям теории климата, при росте массы СО2 изменения температуры в высоких широтах значительно превосходят ее изменения в низких широтах. По расчетам Будыко (1974), изменение температуры воздуха в зоне 60–90 градусов примерно в 2,5 раза превосходят ее средние значения для земного шара. Если потепление, достигнутое к 1990 году, приведет только к небольшому сокращению площади морских полярных льдов, то при дальнейшем усилении потепления к 2025 году многолетние морские льды должны полностью растаять и превратиться в однолетние. Из приведенных им эмпирических данных вытекает, что при потеплении рост температуры в зоне морских арктических льдов в летнее время в среднем равен 100% повышения средней температуры для северного полушария, а в зимнее время превосходит это повышение в 4–5 раз. В соответствии с этим повышение средней температуры на 2°С соответствует потеплению в зоне морских льдов на 2°С летом и на 8–10°С зимой. В таких условиях средняя толщина льдов в летнее время уменьшается более чем на 3 метра. Этого достаточно для превращения многолетних льдов в однолетние, после чего произойдет дополнительное повышение температуры, обусловленное уменьшением альбедо (отражения света) земной поверхностью в высоких широтах.

Термический режим 20-х годов XXI века при удвоении количества СО2 в атмосфере будет близок к условиям эпохи раннего и среднего плиоцена. Для этой эпохи на основе анализа палеогеографических данных были построены палеоклиматические карты для территории Европы и Азии, на которых были проведены изотермы января и июля, характеризующие термический режим 20-х годов XXI века. Согласно этим картам температура воздуха к 2025 году в Арктическом бассейне повысится на 12–15°С в январе; в средних широтах – на 10–15°С, а в июле будет выше на 2–5°С. Нулевая изотерма января сместится на 10–15 градусов широты к северу. Из этих данных был сделан вывод, что термические условия Северо-Запада России через 45–50 лет (от 1970 года) будут аналогичны современным условиям Франции, севера Западной Сибири – юга Польши.

Международное признание

Проблема изменения климата была включена в политическую повестку дня международным сообществом в середине 80-х годов. К этому времени ученые пришли к выводу о связи изменения климата с деятельностью человека, и что эта связь приводит как к благоприятным, так и к неблагоприятным последствиям. Скоро стало ясно, что проблема очень сложна и для получения определенных выводов и прогнозов необходимо объединить усилия ученых всех стран. В 1988 году Всемирная метеорологическая организация (ВМО) при ООН и Программа ООН по окружающей среде (ЮНЭП) учредили Международную группу экспертов по изменению климата (МГЭИК) с задачей оценить научную информацию по проблеме изменения климата, его экологических и социально-экономических последствий, а также по разработке стратегии реагирования на них.

Со времени своего учреждения МГЭИК выпустила четыре доклада по оценке изменения климата (1990, 1995, 2001 и 2007), а также доклады специальные, технические и о методологиях, которые широко используются политиками, учеными и экспертами. В 1990 году МГЭИК выпустила первый доклад, в котором подтвердила угрозу изменения климата и призвала к подготовке специального глобального соглашения по решению этой проблемы. Было отмечено, что особенно чувствительными к неблагоприятному воздействию изменения климата являются страны с низинными прибрежными, засушливыми и полузасушливыми районами, а также с районами, подверженными наводнениям, засухе и опустыниванию.

Призыв ученых был поддержан Резолюцией Генеральной Ассамблеи ООН, на основании которой была разработана Рамочная конвенция по изменению климата. Конвенция была принята на конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро 9 мая 1992 года и вступила в силу 21 марта 1994 года. В настоящее время сторонами Конвенции являются 193 страны мира, включая и Россию. Конечная цель, провозглашенная Конвенцией, заключается в том, чтобы добиться стабилизации содержания парниковых газов в атмосфере на таком уровне, который не допускал бы опасного антропогенного воздействия на климатическую систему, причем в сроки, достаточные для адаптации экосистем к изменению климата.

Начало этому процессу вскоре было положено принятием в декабре 1997 года в Киото (Япония) международного соглашения, получившего название Киотский протокол. Он обязывает развитые страны и страны с переходной экономикой, являющиеся основными поставщиками парниковых газов в окружающую среду, сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов. Киотский протокол стал первым глобальным соглашением об охране окружающей среды, причем основанным на рыночном механизме регулирования, то есть на механизме международной торговли квотами на выброс парниковых газов. В 2011 году на конференции ООН по изменению климата в Дурбане была достигнута договоренность между странами о продлении срока действия Киотского протокола до принятия нового соглашения.

В последнем, четвертом докладе «Изменение климата. 2007», вышедшем в 2008 году, отражены самые последние научные выводы о наблюдаемых изменениях климата, их причинах и последствиях, прогнозы предстоящих климатических изменений до конца XXI века, содержатся рекомендации по адаптивным мерам и смягчению последствий. Доклад подготовлен более 500 ведущими авторами и 2000 экспертами-рецензентами в области изменения климата из 130 стран, в том числе и России, осуществившими беспрецедентный мозговой штурм проблемы антропогенного глобального потепления климата, является выдающимся достижением научной мысли и предназначен для изучения и принятия мер руководителями всех стран.

В 2008 году ведущими учеными институтов Росгидромета, для получения объективных оценок ущерба или выгод от изменения климата и для выработки научно обоснованной климатической политики страны, был выпущен «Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории РФ». В докладе были просуммированы, систематизированы и проанализированы знания об изменении климата на территории России и сделаны выводы об их последствиях для природных и хозяйственных систем, здоровья населения, а также о возможностях их адаптации.

Приведенные в двух докладах наблюдаемые изменения климата, полностью подтверждают выводы прогноза, сделанные М.И. Будыко в начале 70-х годов ХХ века, в частности, в первом из них сказано, что «фактически глобальное потепление климата не вызывает сомнения: глобальный рост температуры воздуха и океана, таяние льдов и снега, повышение уровня моря – очевидны». За последнее столетие изменение средней глобальной температуры воздуха составило 0,74°С. Рост температуры наблюдается по всему земному шару, причем он более значителен в средних и высоких широтах, в частности, в среднем по России 1,29°С. Районы суши нагреваются быстрее океана. Повышение температуры Мирового океана проникло до глубины 3 километров. Подъем среднего уровня моря составил 0,17 метра за счет теплового расширения и таяния льдов. Наблюдаемое уменьшение снежного и ледового покрова хорошо согласуется с потеплением. Сокращение ледяного покрова Северного Ледовитого океана составило по спутниковым данным с 1978 года в летний период 39%, сильно уменьшилась толщина многолетних льдов. Площадь снежного покрова сократилась примерно на 10%. При повышении приземной температуры с 70-х годов произошло: увеличение количества осадков в северных частях Европы и Азии, а также в восточных частях Северной и Южной Америки; их уменьшение – в Сахели, Средиземноморье, в южной части Африки и Азии. В глобальном масштабе площадь, пораженная засухой, увеличилась. Ни в одной другой из областей знаний никогда ранее да и теперь не могли предсказать изменения с такой заблаговременностью, как это было сделано академиком РАН М.И. Будыко и его коллегами.

Данные наблюдений по всем континентам (за исключением Антарктиды) и океанам показывают, что на многие естественные (физические) и биологические системы влияют изменения климата из-за повышения температуры воздуха. Воздействию подвергаются естественные системы, связанные со снегом, льдом и мерзлыми грунтами (включая вечную мерзлоту), вследствие чего происходят увеличение количества ледниковых озер, повышенная нестабильность грунтов в районах вечной мерзлоты, изменения в арктических экосистемах. Некоторые гидрологические системы подверглись воздействию потепления, из-за чего на многих реках и озерах произошли: увеличение стока и наступление более раннего весеннего максимального расхода воды на реках ледникового и снегового питания; более поздние сроки появления льда и установления ледостава, но более короткая его продолжительность; потепление и изменение термального режима и качества вод озер и рек во многих регионах. Собрано большое количество данных о том, что потепление сильно влияет на биологические системы суши, вызывая более раннее наступление весенних явлений, таких, как распускание листьев, миграции птиц и кладки яиц; сдвиги в ареалах распространения растений и животных направлены на север и вверх. С повышением температуры воды связаны наблюдаемые изменения в морской и пресноводной системах, а также сопутствующие им изменения в ледовом покрове, солености, содержании кислорода и циркуляции вод. Они включают: сдвиги в ареалах и изменения в обилии водорослей, планктона и рыбы в высоких широтах океанов, озерах и реках. Имеется много доказательств того, что изменение климата влияет на коралловые рифы.

Таковы в общих чертах результаты открытия академиком М.И. Будыко антропогенного глобального потепления климата.

Я. Гольник – кандидат географических наук
с 1983 по 2000 годы работал начальником
Гидрометцентра Северного управления
по гидрометеорологии (г. Архангельск).

ЗС 11/2013

Номера журнала

 

Читать номера on-line

 

вернуться


Карта сайта | Контактная информация | Условия перепечатки | Условия размещения рекламы

«Сайт журнала «Знание-сила»» Свидетельство о регистрации электронного СМИ ЭЛ №ФС77-38764 от 29.01.2010 г. выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор)
© АНО «Редакция журнала «Знание-сила» 2012 год

По техническим вопросам функционирования сайта обращайтесь к администратору

При поддержке медицинского портала ОкейДок


Rambler's Top100
av-source