Климат и деятельность человека

Борисенков Евгений Пантелеймонович

Для некоторых районов США, например, при одних и тех же осадках порядка 750 мм годовой сток будет меняться в 4 раза при изменении температуры примерно на 20° С. При понижении температуры сильно уменьшается испарение и увеличивается сток. Потенциально возможное испарение (эватранспирация) для влажных районов при средней годовой температуре (~4—5° С) составляет 500 мм, а при температуре около 27° С — уже около 1500 мм.

Колебания климатических условий требуют при проектировании и эксплуатации водохранилищ оптимального использования трех типов климатической информации: длительных рядов инструментальных измерений температуры, осадков, испарения (потенциальная эватранспирация); палеоклиматической информации; прогнозов

будущих изменений климата с учетом как естественных, так и антропогенных факторов.

При строительстве крупных ирригационных сооружений крайне важно учитывать изменения климата. Известно, что во многих странах поливное земледелие — решающий фактор экономики. Поэтому знание прошлого климата, а также прогнозы его будущих изменений, в особенности осадков, температуры, испаряемости, всегда будут иметь огромное значение при проектировании сооружений. При этом потребность в данных о прошлом климатическом режиме и стоке часто возникает в необжитых районах, где рядов наблюдений нет или они ограниченны.

Важное значение имеет климат и для районов, где используется грунтовая вода из подземных скважин. Например, в Калифорнии (США) источники подземных вод составляют около 40%. В 1977 г. в связи с засухой было пробурено 10 тыс. новых скважин. Но из-за засухи скорость выкачивания подземных вод превышала скорость их восстановления за счет осадков. В результате фермеры бурили скважины все глубже. В 1977—1978 гг. скважины бурились на 270 футов (почти 80 м) глубже, чем до 1977 г. Стоимость воды здесь возросла почти вдвое.

Все эти примеры наглядно свидетельствуют о необходимости оптимального учета различных видов климатической информации при планировании и эксплуатации водохозяйственных сооружений, реализации водохозяйственных мероприятий.

Климат и леса

Леса — важный источник сырья и продовольствия, а также органическая связь биосферы и всей климатической системы. Они очень чувствительны к изменениям климата, о чем легко можно судить по кольцам срезов деревьев. В свою очередь, ощутимые изменения лесного покрова отражаются на климате в региональном или глобальном масштабах.

Как известно, из 510 млн. км² поверхности земного шара Мировой океан занимает 361 млн. км² (71%), а суша 149 млн. км² (29%). Поверхность суши, которая на 120 млн. км² покрыта растительностью, по типам подстилающей поверхности распределяется следующим образом.

Полярные районы занимают площадь 15 млн. км² (10% поверхности суши), тундра, болота, водоемы и реки — 30 млн. км² (21 %), земная растительность — 24 млн. км² (16%), засушливые пустыни — 9 млн. км² (6%), культивируемые земли — 14 млн. км² (9%), лесистая местность — 7 млн. км² (5%). Леса занимают площадь 50 млн. км², или 33% поверхности суши. Земли более чем одной трети поверхности суши (37%) малопродуктивны или вовсе непродуктивны. Среди них тундра, водная поверхность и др. (21 %), пустыни (6 %), полярные районы (10 %).

В результате фотосинтеза и роста различных типов растительности годовое производство биомассы в пересчете на сухую массу составляет для всего земного шара 15510⁹ т в год: 5510⁹ т приходится на океан и 10010⁹ т — на сушу. Из этого количества леса дают основную продукцию, составляющую около 6510⁹ т в год при средней продуктивности леса 1,310³ т/км² биомассы в год. Леса, следовательно, —

самая продуктивная органическая система. Продуктивность лесов в 2—3 раза выше продуктивности других типов растительности суши и почти в 10 раз больше продуктивности океана.

Леса ответственны за газовый обмен, в частности за углеродный и кислородный циклы. Если принять годовой прирост древесины равным порядка 6510⁹ т в год, то общее количество ее примерно в 30 раз больше, т. е. 210¹² т. Поскольку на 1 кг древесины приходится 0,35—0,5 кг С, общее содержание его в лесах составляет от 70010⁹ — 100010⁹ т. Считается, что для производства единицы массы сухого вещества нужно затратить 1,83 единиц массы CO₂. При этом в атмосферу выделяется около 1,32 единиц массы O₂.

Всего, таким образом, леса поглощают из атмосферы около 11910⁹ т CO₂ и выделяют в атмосферу 8810⁹ т в год O₂. (Масса атмосферы — около 5,210¹⁵ т. В ней находится около 1,310¹⁵ т O₂ и 2,5710¹² CO₂.)

Около 53% мировых запасов леса составляют тропические леса. Их вклад в мировую продукцию сухого вещества — около 75%. Главный лесной континент — Южная Америка (площадь тропических лесов 1110⁶ км², или 55% площади всех тропических лесов).

Большие лесные массивы находятся в северной части умеренной зоны северного полушария. В табл. 9 приведено более детальное распределение лесов.

Средний запас древесины зависит от типа леса. В сухих субтропических лесах Южной Америки он составляет не более 40 м³/га, а во влажных тропических лесах 200—300 м³/га и более. Промышленная продукция леса по данным ФАО на площади 2,810⁹ га — около 1,4510⁹ м³ в год. Таким образом, промышленное производство леса не превышает 1,5—2% годового прироста древесины. Из этой продукции около 59% идет в эксплуатацию и в другие виды промышленности и 41% используется как топливо.

Использование леса как топлива эквивалентно реализации энергии в (17—21)10³ Дж на 1 г сухого вещества. Таким образом, в среднем фиксация энергии в древесной биомассе в год составляет порядка 1,210²¹ Дж.

Таблица 9. Распределение лесов, % площади широтной зоны

Широта центра зоны, град	0	10	20	30	40	50	60	70	80
Северное полушарие	28,9	7,9	7,4	6,7	10,6	33,8	45,4	4,9	—
Южное полушарие	36,8	22,8	6,4	6,1	3,0	0,3	—	—	—