Климат и деятельность человека
Шрифт:
В табл. 4 приведены данные об изменении отдельных характеристик климатической системы за 50—70-е годы. В среднем отмечалось понижение температуры средней тропосферы северного полушария, особенно в умеренной зоне и высоких широтах. Менее ярко, но достаточно четко прослеживается тенденция понижения температуры воздуха у поверхности, которая испытывает существенные колебания. В конце 60-х — начале 70-х годов температура несколько повысилась. Охлаждался поверхностный слой как в Атлантике, так и в Тихом океане. Количество снега и льда за последние годы возросло. В южном полушарии, по-видимому, наблюдалась иная картина. Так, температура средней атмосферы слабо повышалась. Незначительно менялась температура воздуха и у поверхности. Количество пакового льда в Антарктиде сначала несколько увеличилось, а затем стало уменьшаться. Индекс завихренности атмосферных процессов характеризует возросшую неустойчивость циркуляции за рассматриваемый период. Некоторое представление об изменениях температуры в различных зонах и слоях северного и южного полушарий дает рис. 9.
Анализируя приведенные
1. В северном полушарии продолжает увеличиваться снежный и ледовый покров и понижаться температура со средней скоростью примерно 0,2° С за 10 лет, что подтверждают практически все характеристики климатической системы. Серьезных оснований, за исключением некоторых флюктуаций температуры в конце 60-х — начале 70-х годов в сторону повышения, для вывода о начавшемся глобальном потепления климата последнего периода нет.
Таблица 4. Средние характеристики климатической системы по пятилетиям за 1955—1975 гг.
| Полушарие | Параметр | Район | Изменение температуры, °С | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1955—1960 | 1960—1965 | 1965—1970 | 1970—1975 | Среднее | |||
| Северное | ТСА | 0°-90° | Нет данных | Нет данных | – 0,068 | – 0,324 | – 0,196 |
| ТВП | 0°-90° | 0,088 | – 0,204 | – 0,068 | – 0,068 | – 0,068 | |
| ТСА | 65°-90° | 0,556 | – 0,944 | – 0,300 | – 0,208 | – 0,224 | |
| ТВП | 70°-90° | – 0,760 | – 0,428 | – 0,184 | 0,412 | – 0,240 | |
| ТСА | 35°-90° | 0,328 | – 0,316 | – 0,620 | – 0,160 | – 0,192 | |
| ТСА | 50°-90° | 0,476 | – 0,476 | – 0,584 | – 0,264 | – 0,212 | |
| ТВП | 50°-90° | – 0,156 | – 0,072 | – 0,308 | 0,324 | – 0,018 | |
| ТМП | Сев. часть Тихого океана | 0,304 | – 0,492 | 0,168 | – 0,512 | – 0,128 | |
| ТМП | Северная Атлантика | – 0,480 | – 0,200 | – 0,260 | Нет данных | – 0,313 | |
| ТСА | 10°-30° | Нет данных | Нет данных | 0,144 | – 0,316 | – 0,086 | |
| ТВП | 0°-50° | 0,156 | – 0,244 | 0,028 | – 0,220 | – 0,070 | |
| Южное | ТСА | 0°-90° | Нет данных | Нет данных | 0,116 | 0,068 | 0,092 |
| ТСА | 60°-90° | Нет данных | Нет данных | 0,396 | 0,468 | 0,432 | |
| ТСА | 30°-90° | Нет данных | Нет данных | – 0,016 | 0,180 | 0,082 | |
| ТСА | 10°-30° | Нет данных | Нет данных | 0,272 | 0,104 | 0,188 | |
| ТВП | 0°-20° | 0,168 | – 0,508 | 0,072 | – 0,112 | – 0,095 |
Примечание: ТСА — температура средней атмосферы; ТВП — температура воздуха у поверхности; ТМП — температура морской поверхности.
2. В южном полушарии климат
Современный климат неустойчив: засухи в одних районах и наводнения в других. Такая неустойчивость была характерна для перехода в малому ледниковому периоду в прошлом.
Итак, в целом о современном климате можно сказать следующее.
1. В настоящее время наблюдается тенденция похолодания климата в северном полушарии, которая характеризуется средним понижением температуры воздуха и воды на 0,1—0,2° С за 10 лет и увеличением количества льда и снега. Судя по всему, это похолодание является не признаком перехода к новой ледниковой эпохе, а климатической флюктуацией, аналогичной прошлым. В южном полушарии отмечается потепление климата.
2. Повторяемость необычных условий погоды и климатических аномалий возрастает. Подобное происходило и ранее, в частности при переходе от малого климатического оптимума к малому ледниковому периоду и во время последнего. Поэтому вряд ли можно говорить об исключительной аномальности наблюдаемых условий. Однако теперь в отличие от прошлых столетий они охватывают густонаселенные районы с высокоразвитым хозяйством, в связи с чем последствия таких климатических аномалий могут оказаться более ощутимыми, чем в прошлом.
3. Повышенная изменчивость климата и особенно температур наиболее интенсивна, как и ранее, в высоких и умеренных широтах и в меньшей мере — в низких.
4. Повышенная изменчивость осадков проявляется во всех широтных зонах, но наиболее ощутима в так называемых аридных и прилегающих к ним зонах, ибо сельское хозяйство в этих районах очень страдает от засух или даже недобора осадков.
5. Экономика и сам человек во все времена и особенно в последнее зависят как от климатических трендов средних температур, средних осадков, так и в еще большей степени от климатических аномалий и изменчивости климата. Изучение этих условий в будущем и их прогнозирование станут главной задачей при оценке и учете влияния климата на экономику и человеческую деятельность.
Рис. 9. Изменения средней температуры свободной атмосферы в различных широтных зонах Земли.
Точками показаны экспериментальные значения температур
В качестве одного из примеров приведем данные о продолжительности вегетационного периода (дни, когда средняя температура выше 5,5° С) в центральной части Англии. В 1870—1895 гг. средняя за десятилетие продолжительность вегетационного периода составила 255—265, а наименьшая 205—225 сут.; в 1930—1949 гг. соответственно 270—275 и 237—243 сут. В 1950—1959 гг. средняя продолжительность вегетационного периода вновь упала до 265, а минимальная — до 226 сут.
В наиболее холодные десятилетия малого ледникового периода в Англии средний вегетационный сезон был короче почти на месяц по сравнению с 1930—1949 гг. Наложение на эпохи укороченного вегетационного периода крупных климатических аномалий значительно может усугубить последствия и без того неблагоприятных климатических условий, вызываемых сокращением вегетационного периода.
Естественные факторы изменения климата
Выше мы проследили за изменениями климата, которые носили глобальный характер и охватывали как длительные, так и более короткие периоды истории Земли. В основном это было вызвано естественными причинами. Лишь в небольшой мере, особенно в последние десятилетия, отдельные изменения объясняются неосознанной деятельностью человека: вырубка и выжигание лесов на больших пространствах, увеличение пахотных земель, вытаптывание растительности животными в так называемых аридных зонах, что могло способствовать наступлению пустынь, и др. Однако человеческая деятельность подобного рода не способна повлиять на крупные климатические колебания: ледниковые и межледниковые периоды или даже малый климатический оптимум и малый ледниковый период.
Как подчеркивалось, строгой теории, позволяющей с уверенностью объяснить и математически оценить колебания климата в прошлом, не создано. Тем не менее наука в состоянии дать количественную оценку отдельных климатообразующих факторов и качественную интерпретацию их влияния на климат. Для наглядности запишем в самом общем виде уравнение баланса термодинамической энергии. Если обозначить среднюю взвешенную по массе и отнесенную к единице массы температуру столба атмосферы единичного сечения T, а ее изменения T, то
T = (1 - A)S0 + Eэф + Eтурб + Eфаз + Eциркул + D + Eист.
Здесь А — интегральное альбедо системы Земля—атмосфера, характеризующее отражательную способность как подстилающей поверхности, так и самой атмосферы для приходящей от Солнца радиации. Оно меняется теоретически от 0 до 100% (от 0 до 1). В среднем для всего земного шара интегральное альбедо системы 0,3—0,35. Это означает, что 30—35% приходящей солнечной радиации, в основном коротковолновой, отражается и уходит в мировое пространство. Однако для различных сезонов альбедо системы колеблется в очень широких пределах — от нескольких единиц до 90%. В связи с этим, для того чтобы оценить только роль альбедо, необходимо знать характеристику и состояние биосферы над всем земным шаром, почв, океана, снежного и ледового покрова. Альбедо атмосферы зависит от количества и микроструктуры облачности, весьма изменчивой во времени и пространстве.