Климат. Антропогенное влияние на климат

В Финляндии за короткий промежуток времени в несколько десятков лет весь лес заменен экономически ценной древесиной на корню. Для упрощения эксплуатации леса вся территория Финляндии испещрена сетью автомобильных дорог. Число дорог на единицу площади в Финляндии наибольшая в Европе. Аналогичный процесс уничтожения естественных лесов достиг невиданного размаха в Ленинградской области, Карелии и на Дальнем Востоке. Слышны призывы распространить шведско-финскую технологию уничтожения естественных лесов на весь Северо-Запад и Сибирь в России.

Швеция и Финляндия - это прибалтийские страны. Их климат может продержаться еще некоторое время после уничтожения естественных лесов. Для России это неприемлемо. Климат России остается пригодным для жизни людей только благодаря отсутствию дорог, что не позволяет быстро уничтожить естественные леса. Нельзя переводить леса России в экономически ценную древесину на корню и надеяться удвоить или утроить посредством этого валовой национальный доход так же, как нельзя торговать водными ресурсами России. Климат России будет необратимо подорван и россиянам негде будет жить и тратить этот удвоенный и утроенный доход. Кроме того, уничтожение естественных лесов России подорвет и весь глобальный климат планеты.

Глава 2. Глобальное изменение климата

2.1 Глобальные изменения климата: антропогенное влияние или естественные  вариации?

Стало очевидным, что вмешательство человека в естественные природные процессы зашло уже так далеко, что связанные с этим изменения окружающей среды могут оказаться необратимыми, а разрушительные последствия не могут быть преодолены лишь природоохранными мероприятиями.

За последние 20-30 лет отрицательные тенденции изменений окружающей среды и условий жизни человека не только не уменьшились, но, скорее, увеличились, и в перспективе можно ожидать их усиления, или, в лучшем случае, сохранения.

Изменяется газовый состав атмосферы (усиливается воздействие парниковых газов на климат), на тысячи километров от источников загрязнений переносятся кислотные осадки. Несмотря на провозглашенную ООН задачу обеспечить всех жителей Земли чистой питьевой водой, около трети человечества, включая значительную часть населения Азии (и, увы, России), не имеет к ней доступа. Все это требует понимания механизма планетарных изменений и выделения тех главных его составляющих, которые управляют глобальными законами, определяющими состояние окружающей среды и его изменения со временем. Вместе с тем следует подчеркнуть, что сложные процессы в природе не могут быть просто сведены к небольшому числу фундаментальных законов, они должны учитывать локальные модификации, а региональные особенности, в свою очередь, оказывают решающее влияние на перераспределение потоков тепла в рамках общего баланса, обусловленного меняющимся положением Земли относительно Солнца.

Важную роль в природных процессах играет углеродный цикл, в частности, эмиссия парниковых газов в атмосферу, обусловленная разностью между первичной их продукцией и поглощением. Степень влияния на климат углеродного цикла определяется тенденциями, охватывающими, как минимум, несколько десятилетий, причем баланс углерода в экосистемах далек от нуля даже за длительный промежуток времени. Например, болота, в которых накапливается торф, имеют значительный положительный баланс углерода.

В настоящее время углеродный цикл наземных экосистем находится в приблизительном глобальном равновесии по отношению к поглощению и эмиссии углекислоты. Однако в XXI в. наземная атмосфера может заметно обогатиться углекислым газом. Этому способствует быстрый рост человечества, что приводит к стремительному расширению посевных площадей (как правило, за счет сведения лесов) в Азии и Африке и, как следствие, к избыточному выделению углекислоты. Существуют серьезные опасения, что сокращение площади лесов в этих регионах может превысить возможное увеличение их площади в Европе и Северной Америке. Кроме того, за последние 30 лет в северных широтах значительно потеплело, а поэтому здесь гораздо чаще случаются засухи и пожары, что ведет к увеличению выбросов углекислоты в атмосферу.

Биоразнообразие и функционирование экосистем, т.е. накопление биомассы или органического углерода, не связаны между собой прямо пропорциональной зависимостью. Эта связь гораздо сложнее. Разнообразная экосистема не всегда продуктивнее. Однако с увеличением антропогенного давления биоразнообразие имеет тенденцию к уменьшению, а это, в свою очередь, ухудшает функционирование экосистем.

Впрочем, каковы бы ни были антропогенные изменения климата, они накладываются на его естественные вариации, масштаб которых все еще сильно превосходит влияния, обусловленные изменением облика поверхности Земли и эмиссией парниковых газов. Детальные исследования керна из глубоких скважин, пробуренных на ледниковых покровах Антарктиды (прежде всего на российской станции Восток) и Гренландии, позволяют сделать важные заключения.

Во-первых, понимание и предсказание последствий роста концентрации парниковых газов в атмосфере (так называемое глобальное потепление вследствие парникового эффекта) требует понимания естественной изменчивости природных процессов, на которые накладывается антропогенное влияние.

Во-вторых, концентрация парниковых газов и глобальная температура в прошлом изменялись параллельно, как это следует из анализа ледяных кернов, но содержание газов резко возросло за последние 100 лет, тогда как изменения температуры не выходят за рамки ее естественных флуктуаций.

В-третьих, ряд данных свидетельствует о том, что климат в прошлом менялся гораздо сильнее, чем в период регулярных инструментальных наблюдений, т.е. за последние 150 лет. В климатах прошлого отмечены значительные колебания уровня озер, режима рек, экстремальные засухи и наводнения. Если события такого масштаба повторятся в будущем, они могут иметь настолько серьезные социально-экономические последствия, что к ним могут и не адаптироваться социальные и экономические системы.

Если десять и более лет назад главным фактором изменения климата считали увеличение выбросов парниковых газов, что повлекло за собой политические решения о квотах на выбросы, то сейчас позиция большинства ученых претерпела серьезные изменения. Главный вывод заключается в том, что неожиданные изменения климата в прошлом, очевидно, связаны с нелинейными процессами, в частности теми, которые влияют на формирование глубоких вод в Атлантике. Неустойчивость теплого климата может значительно расширить свои границы. В кернах сохранились следы быстрого потепления: подъем температуры на 5°С мог происходить за немногие десятилетия. Если глобальный тепловой баланс Земли серьезно зависит от парникового эффекта, накладывающегося на космические закономерности поступления энергии от Солнца с присущими им изменениями (а именно таков главный вывод анализа керна из скважины на станции Восток), то региональные особенности климата определяются прежде всего колебаниями циркуляции вод океана в масштабах десятилетий.

В оценке глобальных изменений циркуляции и их связи с климатом интерес сейчас в значительной мере смещается от циркуляции в атмосфере к циркуляции в океане. Океан играет важную роль в меридиональном переносе тепла к полюсам, меняя глобальный климат. Неверным оказалось предположение, что изменения в океане происходят очень медленно. Например, по Атлантическому океану к западу от Англии прокатываются тепловые волны с периодом 10 лет и амплитудой 0,05°C воды в океане следует, что в нескольких критических зонах небольшие колебания плотности воды, обусловленные образованием или таянием льда, могут существенно влиять на движение воды и, соответственно, на перенос тепла и климат. В частности, выяснилось, что критической для климата европейской части России оказывается глобальная циркуляция вод океана.

Таким образом, исследования последних лет показывают, что климатическая система - одна из сложнейших на Земле, требующая взаимосвязанного изучения глобальных изменений в океане, атмосфере, криосфере, почве, лесах и других системах. Невозможно вычленить из нее выбросы парниковых газов и сконцентрироваться только на квотах, как нельзя допускать чрезмерной политизации этой далекой еще от решения научной проблемы.

В основу развития человечества должна быть положена стратегия адаптации к природе и, в частности, к меняющемуся климату. В числе ключевых проблем должны быть: использование земель и изменение растительного и почвенного покрова, доступность воды, здоровье человечества, «устойчивое развитие» природы и общества.

2.2 Влияние углекислого газа  и аэрозольных частиц на климат  планеты

До сих пор современные проблемы климата связываются с ростом атмосферной концентрации СО2 - наибольшего по своей величине антропогенного загрязнителя окружающей среды. СО2 - парниковый газ, второй по значению после атмосферной влаги (паров и облачности). Полоса поглощения СО2 перекрывает лишь 20% спектра теплового излучения земной поверхности. Все остальные участки спектра (включая и полосу поглощения СО2) захватывают пары воды и облачность. Основным источником повышения концентрации CO2- главного парникового газа -оказались выбросы от сжигания ископаемого топлива. В 2005 году концентрация двуокиси углерода в атмосфере увеличилась до 379 частей на миллион (0.000379). За последние 100 лет поднялась концентрация и других парниковых газов. Так, содержание метана в атмосфере выросло до 1774 млрд-1 (0.000001774), а оксида азота -- до 319 млрд-1 в 2005 году. До начала промышленной революции эти значения составляли 715 млрд-1 и 270 млрд-1 соответственно.

В XXI в. наземная атмосфера может заметно обогатиться углекислым газом. Этому способствует быстрый рост человечества, что приводит к стремительному расширению посевных площадей (как правило, за счет сведения лесов) в Азии и Африке и, как следствие, к избыточному выделению углекислоты. Существуют серьезные опасения, что сокращение площади лесов в этих регионах может превысить возможное увеличение их площади в Европе и Северной Америке. Кроме того, за последние 30 лет в северных широтах значительно потеплело, а поэтому здесь гораздо чаще случаются засухи и пожары, что ведет к увеличению выбросов углекислоты в атмосферу.

Прямое загрязнение атмосферы аэрозольными частицами «затеняет» Землю, поэтому его называют глобальным потускнением. Косвенный эффект - влияние аэрозолей на облака: капельки становятся мельче, облака темнее, они дольше находятся в атмосфере, меняется альбедо облачного покрова Земли. Показано, что прямое потускнение охлаждает на 0,5 Вт/м2 , а косвенное - на 0,7 Вт/м2. Человечество принимает множество мер, чтобы снизить загрязнение и вред для здоровья людей. То есть глобальное потускнение снизится и прекратит частично компенсировать глобальное потепление, из-за чего общий эффект будет сильнее.

2.3 Возможности сокращения выбросов  парниковых газов

В декабре 1997 года на встрече в Киото (Япония), посвященной глобальному изменению климата, делегатами из более чем ста шестидесяти стран была принят протокол, обязывающий развитые страны сократить выбросы СО2. Киотский протокол обязывает тридцать восемь индустриально развитых стран сократить к 2008-2012 годам выбросы СО2 на 5% от уровня 1990 года: Европейский союз должен сократить выбросы СО2 и других тепличных газов на 8%, США - на 7%, Япония - на 6%.

Протокол предусматривает систему квот на выбросы тепличных газов. Суть его заключается в том, что каждая из стран (пока это относится только к тридцати восьми странам, которые взяли на себя обязательства сократить выбросы), получает разрешение на выброс определенного количества тепличных газов. При этом предполагается, что какие-то страны или компании превысят квоту выбросов. В таких случаях эти страны или компании смогут купить право на дополнительныe выбросы у тех стран или компаний, выбросы которых меньше выделенной квоты. Таким образом предполагается, что главная цель - сокращение выбросов тепличных газов в следующие 15 лет на 5% - будет выполнена.

Тем не менее, переговоры по вопросу сокращения выбросов тепличных газов идут очень сложно. Прежде всего конфликт существует на уровне официальных лиц и бизнеса с одной стороны и неправительственного сектора - с другой. Неправительственные экологические организации считают, что достигнутое соглашение не решает проблемы, так как пятипроцентное сокращение выбросов тепличных газов недостаточно для того, чтобы остановить потепление, и призывают сократить выбросы как минимум на 60%. Кроме того, конфликт существует и на уровне государств. Такие развивающиеся страны, как Индия и Китай, вносящие значительный вклад в загрязнение атмосферы тепличными газами, присутствовали на встрече в Киото, но не подписали соглашение. Развивающиеся страны вообще с настороженностью воспринимают экологические инициативы индустриальных государств. Аргументы просты: а) основное загрязнение тепличными газами осуществляют развитые страны и б) ужесточение контроля на руку индустриальным странам, так как это будет сдерживать экономическое развитие развивающихся стран. В любом случае проблема глобального потепления климата - яркий пример того, какие механизмы, подчас, включены в решение экологической проблемы. Такие компоненты, как научная неопределенность, экономика и политика нередко играют в этом процессе ключевую роль.

2.4 Коричневый туман - последствия глобального потепления

Во время эксперимента, проведенного в 1999 году, над тропической частью Индийского океана брались образцы атмосферного воздуха. Исследования показали, что коричневый туман, формирующийся над большей территорией Азии во время сухого тропического сезона, может оказывать серьезное влияние на здоровье людей. Он представляет собой смесь загрязняющих веществ, в основном сажи, сульфатов, нитратов, органических частиц, минеральной пыли и золы, образующихся в результате сжигания ископаемого топлива и бытовых отходов. Эта смесь на 10% сокращает объем солнечного света, достигающего поверхность Индийского океана, распространяясь на тысячи километров от первоначальных источников загрязнения.

Коричневый туман охватывает территории площадью до 10 миллионов квадратных километров. Ученые убеждены, что он формируется над значительной частью Азиатского континента, где живет более половины населения Земного шара. В настоящее время планируется создание сети станций мониторинга по странам Азии для исследования состава тумана.

Для деятельности человека изменение климата также приведет к серьезным отрицательным последствиям. Снижение урожайности в большинстве тропических, субтропических и умеренных широтах, рост наводнений, недостаток питьевой воды, рост заболеваемости, включая холеру и малярию - таковы последствия глобального потепления.

Способность адаптироваться к климатическим изменениям зависит от благосостояния страны. Очевидно, что наиболее уязвимыми станут беднейшие страны. Они в праве требовать от развитых стран, ответственных за значительную часть выбросов парниковых газов, принятия решительных мер, направленных на снижение негативных последствий изменения климата.

Глава 3. Изменение климата и здоровье населения

3.1 Воздействие высоких температур  на здоровье населения

Глобальное потепление климата вносит заметный негативный вклад в изменения здоровья населения, хотя пока оценка потенциального воздействия изменения климата на здоровье содержит большую степень неопределенности.

По оценкам ВОЗ, изменение климата уже обусловило в мире около 150 тысяч смертей и потерю примерно 5,5 миллионов лет жизни, скорректированных с учетом нетрудоспособности, при этом учитывалось только влияние диареи (расстройства стула), малярии, недостатка питания, а также смертей и травм в результате наводнений. В 2000 году за счет изменения климата приходилось примерно 2,4% случаев диареи в мире и 6% случаев в некоторых странах со средним уровнем доходов. Рассчитано, что повышение температуры на 10°С в бедных странах, где ВВП на душу населения меньше $6000 в год, приводит к 5% увеличению частоты этого заболевания.