4.Кліматична система і клімат

Параметри кліматичної системи. Кліматична система Землі охоплює атмосферу, океан, сушу, кріосферу (лід і сніг) і біосферу. Ця комплексна система описується рядом параметрів, частина з них очевидна: температура, атмосферні опади, вологість повітря і ґрунтів, стан сніжного і льодового покриву, рівень моря. Також кліматична система описується і більш складними характеристиками: динамікою великомасштабної циркуляції атмосфери й океану, частотою і силою екстремальних метеорологічних явищ, границями середовища існування рослин і тварин. Часто при малій мінливості “простих” параметрів відбуваються значні зміни “складних”, що в основному й означає зміну клімату.

Зв'язок між компонентами кліматичної системи. Глобальні кліматичні, біологічні, геологічні і хімічні процеси і природні екосистеми тісно пов'язані між собою. Зміни в одному з процесів можуть позначитися на інші, причому вторинні ефекти можуть по силі перевершувати первинні. Позитивні для життя людини зміни в одній зі сфер можуть перекриватися викликаними ними вторинними змінами, згубними для життя людей, тварин і рослин. Гази й аерозольні частки, що людство викидає в атмосферу з початку промислової революції, змінюють не тільки склад атмосфери, але й енергетичний баланс. Це, у свою чергу, впливає на взаємодію між атмосферою й океаном – головним генератором екстремальних погодних явищ. Океан займає велику частину планети і саме течії і циркуляція вод визначають клімат багатьох густонаселених регіонів світу. Потенційно дуже небезпечна зміна циркуляції океанських вод, наприклад, Гольфстріму, під дією глобальної зміни клімату. Механізми зворотного зв'язку. Між компонентами кліматичної системи часто мається зворотний зв'язок, - посилення вторинного ефекту викликає і посилення первинного і т.д. У цьому випадку зміни наростають з усе більшою швидкістю. Наприклад, скорочення сніжного покриву через підвищення температури зменшує альбедо - відбивання сонячної радіації назад в атмосферу - і підвищує кількість енергії поглиненою Землею, а це, у свою чергу, підвищує температуру і веде до ще більш активного танення снігу і льодів. Це приклад позитивного зворотного зв'язку. У кліматичній системі маються і негативні зворотні зв'язки. Наприклад, посилення хмарності, викликане більш інтенсивним випаром при великих температурах, зменшує інтенсивність сонячної радіації, і, у кінцевому рахунку, знижує температуру в поверхні землі.

Еволюція глобального клімату. Клімат Землі ніколи не був незмінним. Він підданий коливанням у всіх тимчасових масштабах - від десятиліть до мільйонів років. До числа найбільш помітних коливань відноситься цикл порядку ста тисяч років – льодовикові періоди, коли клімат Землі був в основному холоднішим в порівнянні із сьогоденням, і межльодовикові періоди, коли клімат був теплішим. Ці цикли викликалися природними причинами. На думку ряду вчених і зараз ми знаходимося в “русі” від одного льодовикового періоду до іншого, але швидкість змін дуже мала – порядку 0,02⁰С за 100 років. Інша справа, що з початку промислової революції зміна клімату відбувається прискореними темпами (один по одному величини в 100 разів швидше, ніж рух до льодовикового періоду) і багато в чому в результаті діяльності людини, що викидає в атмосферу парникові гази при спалюванні викопного палива, а також уничтожили велику частину лісів планети.

Кліматичні зміни останніх тисячоріч. З моменту останнього відступу льодовиків з Центральної Європи спостерігалися два етапи разюче швидкого природного потепління. Перше відбулося приблизно 15 тисяч років тому наприкінці останнього льодовикового періоду, друге - приблизно 3000 років тому. У цілому за останні 10 тисяч років середня глобальна температура небагато зменшилася через активну вулканічну діяльність і інші природні причини, після чого вона різко підвищилася в ХХ столітті. Потеплення або похолодання на 2⁰С за останні кілька тисяч років не було ні разу. Природна мінливість не перевищувала 1,5⁰С. У середньовічний теплий період (приблизно 1000 років тому, можна згадати, що саме тоді була відкрита Гренландія, названа вікінгами Зеленою землею) було істотно тепліше, ніж зараз, але тоді не було передумов подальшого посилення ефекту зміни клімату. Протягом декількох тисяч років до 1850-х рр. обсяг парникових газів в атмосфері був відносно стабільний, після чого почався різкий ріст концентрації СО₂. Якщо ця тенденція збережеться, то прогнозується подальша зміна клімату, причому нерівномірно по земній кулі. Особливо сильні зміни зараз йдуть у континентальних районах високих і помірних широт, у той час як є райони де температура понизиться. У цілому по Земній кулі потеплення досягло 0,6⁰С, що вже чимало, адже це приблизно 1/3 шляху до дуже серйозних екологічних втрат.