Круговорот углерода. Фотосинтез

2. Изменение температуры и осадков

Изменился тепловой баланс Земли, за последние 100 лет глобальная температура воздуха выросла на 0,6^оС (рис. 3).

Рисунок 3. Изменение глобальной температуры

Средняя глобальная температура воздуха у поверхности (ТП) оценена по приземной температуре  воздуха над континентами и по температуре поверхности океана (ТПО) приблизительно с 1860 года. В течении ХХ века глобальная ТП увеличилась на 0,6±0,2 ^оС. В связи с тем, что наблюдаемое изменение климата обнаружилось в первую очередь в увеличение приземной температуры почти всюду и в среднем для земного шара, это явление получило название «глобальное потепление».

В настоящее  время есть твердая уверенность, что глобально осредненная температура у поверхности Земли повышается. Согласно данным наблюдений, самым теплым годом после 1960-го был 1998, за ним следует 2002.

Увеличение  глобальных приземных температур, должно вызвать увеличение осадков над сушей на несколько процентов от нормы за столетие. Отмечен рост годовых сумм осадков в высоких широтах Северного полушария примерно на 10%. Увеличилась частота засух и тропических циклонов.

3. Повышение уровня моря вследствие потепления атмосферы

Замечено повсеместное таяние и отступление ледников, площадь арктических морских льдов сократилась. Средний по земному шару уровень моря повысился в течении ХХ века на 10-20 см.

При потеплении вода в океане расширяется. Катастрофическое разрушение ледниковых щитов может  явиться потенциально опасным, так как в результате произойдет сравнительно быстрое повышение уровня моря на 1-2 см/год.

В целом общая  площадь морских льдов сократилось  более чем на 10% по сравнению с 19 веком, т.е. почти на 1 млн. км². К 1940 году, по сравнению с началом ХХ века, в Гренландском море ледовитость сократилась вдвое, а в Баренцевом почти на 30%.

4. Версии причин изменения климата

Климатическая система включает в себя, помимо атмосферы, океан, ледниковые щиты и  поверхность суши.

Изменение глобального  климата происходит в результате разнообразных процессов, приводящих к изменению потоков радиационной энергии внутри системы. Например, может измениться поглощение солнечной радиации, а также поглощение длинноволновой радиации атмосферными газами.

Основные возможные причины изменения климата:

1. изменение светимости Солнца или параметров орбиты Земли;
2. изменение доли коротковолнового излучения Солнца, приходящего к верхней границе атмосферы и поглощаемого атмосферой или поверхностью Земли;
3. изменение потока уходящего длинноволнового излучения на верхней границе тропосферы;
4. изменение количества тепла, запасаемого в глубинах океана;

Вторая и  третья причины в свою очередь  могут возникнуть вследствие:

• изменений радиационных потоков, связанных с изменением состава атмосферы;
• изменений прозрачности атмосферы, вызванных либо вулканической деятельностью, либо антропогенными поступлениями аэрозоля, либо вариациями облачности;
• изменений количества отраженной поверхностью энергии;
• изменений потока длинноволнового излучения, идущего от поверхности или поглощаемого водяным паром в атмосфере.

5. Парниковые газы

Парниковые  газы - такие газообразные составляющие атмосферы, как природного, так и  антропогенного происхождения, которые  поглощают и переизлучают инфракрасное излучение.

Накопитель - компоненты климатической системы, в которых происходит накопление парниковых газов.

Поглотитель - любой  процесс, вид деятельности или механизм, который абсорбирует парниковый газы.

Источник - любой  процесс, вид деятельности, в результате которого в атмосферу поступают парниковые газы.

Углекислый  газ - диоксид углерода, образуется в природе при окислении органических веществ: гниении растительных и  животных остатков, дыхании.

При горении, поглощается  кислород и выделяется углекислый газ. Вследствие этого, каждый год человечество выбрасывает в атмосферу 7 миллиардов тонн углекислого газа. Одновременно на Земле вырубаются леса со скоростью 12 гектаров в минуту. Вот и получается, что углекислого газа в атмосферу поступает все больше, а потребляется растениями все меньше.

Причины роста  содержания СО₂ в атмосфере:

• сжигание ископаемого топлива;
• сведение лесов;
• земледелие;
• перевыпас и ряд других нарушений.

А чем больше углекислого газа, тем сильнее парниковый эффект.

2. Проблема Киотского протокола

1. Рамочная конвенция ООН о глобальном изменении климата

Проблема изменения климата  обозначилась давно, но вот попытки  ее решения стали появляться лишь в конце ХХ века. Результатом переговоров  мирового сообщества о возможных  мерах борьбы с этим стала Рамочная Конвенция ООН об изменении климата (РКИК) 1992 г. и Киотский протокол (КП) 1997 г. к ней. На III Конференции Сторон Рамочной Конвенции ООН об изменении климата в г. Киото в декабре 1997 г. был принят Киотский протокол к РКИК, который зафиксировал определенные количественные обязательства по сокращению выбросов парниковых газов для промышленно развитых стран и стран с переходной экономикой, включенных в Приложение I РКИК ООН. Эти страны по отдельности или совместно должны обеспечить, чтобы их совокупные антропогенные выбросы парниковых газов, перечисленных в Приложении. А Киотского протокола, в эквиваленте СО₂ не превышали установленные количественные обязательства по ограничению или сокращению объемов выбросов. Основная цель - сократить в период действия обязательств с 2008 по 2012 гг. общие выбросы парниковых газов, по меньшей мере, на 5% по сравнению с уровнем 1990 г. Коллективный целевой показатель (не менее 5%) должен быть достигнут путем сокращения выбросов на 8% Швейцарией, большинством государств Центральной и Восточной Европы и Европейским Союзом (Европейский Союз обеспечит достижение своего целевого показателя путем распределения различных долей среди государств-членов); на 6% Канадой, Венгрией, Японией и Польшей. Российская Федерация, Новая Зеландия, Казахстан и Украина должны стабилизировать уровень своих выбросов, тогда как Норвегия может увеличить выбросы до 1%, Австралия - до 8%, а Исландия до 10%. В соответствии с КП промышленно развитые страны и страны с переходной экономикой в период с 2008 по 2012 годы берут на себя определенные количественные обязательства по ограничению или сокращению выбросов своих парниковых газов. Количественные ограничения выбросов парниковых газов определенные Киотским протоколом для индустриально развитых и развивающихся стран.

Первоначальный период действия обязательств по Протоколу, так называемый «бюджетный период», равен пяти годам и охватывает 2008-2012 гг. Вместе с тем каждая из Сторон Протокола призвана добиваться очевидного прогресса в выполнении своих обязательств еще до наступления первого бюджетного периода, а именно к 2005 году.

2. Принятие Киотского протокола

Вопрос о  необходимости разработки системы  мер по достижению целей РКИК в  виде протокола к ней вновь  был поднят в 1995 на конференции в  Берлине. В течение еще двух лет шла разработка международного соглашения, которое было принято в декабре 1997 в японском городе Киото и получило название Киотского протокола. Постепенно к этому соглашению присоединялись все новые страны.

Киотский Протокол – международное соглашение о сокращении выбросов парниковых газов в атмосферу для сдерживания глобального потепления, подписанное в 1997 году в Киото (Япония). Киотский протокол является одним из проявлений глобализации современной экономики, когда регулирование экономической деятельности перестает быть исключительной прерогативой национальных правительств и становится объектом межправительственных соглашений. Киотский протокол провозгласил количественное ограничение эмиссий парниковых газов в масштабах всего земного шара. Он был открыт для подписания с 16 марта 1998 г. по 15 марта 1999 г. Те государства, которые подписали протокол в этот период, должны его ратифицировать. Те же, кто его не подписал, например Беларусь, должны к нему присоединиться. Для вступления в силу протокола требуется его ратификация 55 Сторонами Конвенции, причем среди них обязательно должны быть развитые страны, обозначенные в Приложении I к Конвенции, на долю которых должно приходиться как минимум 55% выбросов СО₂ в 1990 г. Протокол вступит в силу на девяностый день после того, как не менее 55 Сторон Конвенции, в том числе Стороны, включенные в Приложение I (развитые страны), на долю которых приходится в совокупности как минимум 55 процентов общего объема выбросов диоксида углерода. Сторон, включенных в Приложение I, за 1990 год, сдадут на хранение свои документы о ратификации, принятии, одобрении или присоединении. Однако ратифицировать его многие страны не торопятся. Однако в целом страны все больше понимают, что глобальное изменение климата - проблема планетарного масштаба и решать ее придется всем миром. Принятие согласованного решения столь же необходимо и неизбежно, как и общая борьба с терроризмом. И чем раньше политики начнут реальные действия, тем меньше будет ущерб. Общие принципы и положения, изложенные в Киотском протоколе, оказались, однако, недостаточными для практического осуществления предусмотренных им механизмов и процедур. Потребовалось почти четыре года для согласования наиболее важных вопросов, которые были решены на 7-й конференции стран-участников РКИК в Марракеше (Марокко) в ноябре 2001. Изначально и критики, и сторонники Киотского протокола осознавали, что его чисто практическое значение для сокращения выбросов очень невелико: если бы его не было, то в 1990–2010 выброс парниковых газов в мире вырос бы на 41%, а если все страны, подписавшие Киотский протокол, полностью выполнят его условия, то на 40%. Ценность Киотского протокола в том, что он является своего рода «пилотным проектом» для отработки механизмов глобального регулирования вредных выбросов. Принятие же полномасштабного международного соглашения о полномасштабной борьбе с загрязнениями планируется уже по истечении срока действия Киотского протокола в 2013.

3. Последствия изменения климата. Оценка экологических и социально-экономических последствий изменения климата

Потенциальные воздействия изменения климата  очень сложны и изменчивы.

Ожидается, что  увеличение температуры вызовет:

• Изменение количества осадков и влагосодержание почв;
• Изменение положения природных зон, максимальные изменения ожидаются в Северном полушарии (площадь тундры уменьшиться на 32%, площадь бореальных лесов уменьшиться на 37%, если СО₂ увеличиться вдвое);
• Увеличение продуктивности растительности (в Северном полушарии примерно на 30%);
• Существенное изменение биоты;
• Изменение гидрологического режима;
• Изменение с/х потенциала ресурсов;
• Уменьшение площади ледников;
• Уменьшение площади вечной мерзлоты (в первой половине XXI века примерно на 15-20%);
• Увеличение уровня мирового океана;
• Уменьшение продуктивности автрофных зон, примерно на 9% на каждый градус, увеличение продуктивности олиготрофных;
• Нестабильность атмосферных процессов и рост экстремальных явлений (циклоны, бури, торнадо, наводнения и т.д.);
• Изменения климата коснутся всего человечества. В северных регионах жизнь, возможно, станет комфортнее, хотя экологические системы и там будут нарушены. Однако, уже сейчас ясно, что от потепления на планете больше всего пострадают самые бедные регионы, население которых и сейчас беззащитно перед природными бедствиями и эпидемиями.

4. Возможные изменения уровня океана

Получена оценка возможного повышения уровня океана на 60-80 см вследствие глобального потепления на 3.5±2,0^оС, обусловленного удвоением содержания СО₂ в атмосфере.

В течение следующего столетия в результате повышения  температуры воздуха основными физическими факторами, воздействующими на уровень океана, по-видимому, будут следующие.

1. Термическое  расширение вод океана, способное  увеличить толщину верхнего 100-м  слоя воды тропической зоны  на 10 см и нижележащего 900-м слоя, по крайней мере, на 20 см, а возможно, более чем на 50 см. Можно ожидать, что характер движения холодных глубинных вод из полярных районов в низкие широты не изменится. Возможно, температура этих вод повысится, что приведет к небольшому их расширению от 10 до 20 см, вклад которого в повышение уровня на протяжении 21 века будет незначительным.