3.4 Взаимодействие факторов
Влияние на климат всех факторов, как естественных, так и антропогенных, выражается единой величиной – радиационным прогревом атмосферы в Вт/м2.
Извержения вулканов, оледенения, дрейф континентов и смещение полюсов Земли – мощные природные процессы, влияющие на климат Земли. В масштабе нескольких лет вулканы могут играть главную роль. В результате извержения вулкана Пинатубо в 1991 года на Филиппинах на высоту 35 км было заброшено столько пепла, что средний уровень солнечной радиации снизился на 2,5 Вт/м2. Однако эти изменения не являются долгосрочными, частицы относительно быстро оседают вниз. В масштабе тысячелетий определяющим климат процессом будет, вероятно, медленное движение от одного ледникового периода к следующему.
В масштабе нескольких столетий на 2005 год по сравнению с 1750 годом имеется комбинация разнонаправленных факторов, каждый из которых значительно слабее, чем результат роста концентрации в атмосфере парниковых газов, оцениваемый как прогрев на 2,4–3,0 Вт/м2. Влияние человека составляет менее 1% от общего радиационного баланса, а антропогенное усиление естественного парникового эффекта – примерно 2%, с 33 до 33,7 град С. Таким образом, средняя температура воздуха у поверхности Земли увеличилась с доиндустриальной эпохи (примерно с 1750 года) на 0,7 °С{
Глава 4. Причины изменений климата
Парниковый эффект
Наблюдаемые изменения в климатической системе Земли ученые связывают с аномальным ростом концентрации в атмосфере так называемых «парниковых газов» (углекислый газ, метан, закись азота и др.). Эти газы задерживают инфракрасное излучение, которое испускает земная поверхность, создавая тем самым «парниковый эффект». Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас.
Схема парникового эффекта
Масштабность проблемы «искусственных» выбросов вызвана тем, что в перспективе Земля должна освободиться от количества энергии, получаемого от Солнца. Так как более тонкий слой парниковых газов способствует снижению потерь энергии на Земле, климатическая система должна каким-либо образом приспособиться к восстановлению баланса между получаемой и выходной энергией. Результат этого известен под названием «усиленный парниковый эффект».
Климат приспосабливается к более тонкому слою парниковых газов через «глобальное потепление» поверхности Земли и нижних слоев атмосферы. Это повышение температуры сопровождается другими изменениями, например, в облачном покрове и ветровых режимах. Некоторые из этих изменений могут в дальнейшем усилить потепление (положительная обратная связь), а другие — противодействовать ему (отрицательная обратная связь). Разнообразие указанных взаимодействий затрудняет попытки специалистов в точности определить степень изменения климата в последующие десятилетия.
Выбросы парниковых газов
Ископаемые виды топлива, образовавшиеся из останков давно умерших растений и животных, являются единственным наибольшим источником антропогенных выбросов парниковых газов. Сжигание угля, нефти и природного газа каждый год освобождает миллиарды тонн углерода, которые в противоположном случае остались бы скрытыми в земной коре. Это также касается большого количества метана и закиси азота. Количество выбросов закиси азота увеличивается при вырубке деревьев и отсутствии новых насаждений.
Кроме того, одним из основных источников выделяемого метана являются огромные стада крупного рогатого скота, а также заливные рисовые поля и свалки. Закись азота является результатом использования удобрений. Такие стойкие газы, как фреоны, гидрофторуглероды и перфторуглероды, используемые для разработки механизмов кондиционирования воздуха и охлаждения, являются результатом промышленной деятельности и со временем поступают в атмосферу. Большинство из этих видов деятельности, порождающих выбросы парниковых газов, на сегодняшний день представляют собой важную часть мировой экономики и являются неотъемлемым атрибутом современной жизни.