§ 7. ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА

Основные причины изменения климата. Климат Земли меняется в течение десятилетий, столетий и тысячелетий. Это обусловлено изменениями положения и движения Земли в Солнечной системе, светимости Солнца, параметров орбиты и скорости вращения Земли вокруг оси, размеров и взаимного расположения материков и океанов, влиянием вулканической активности на прозрачность атмосферы, её состав и воздействием других природных факторов.

В мире всё взаимосвязано. Как на климат может повлиять изменение параметров орбиты Земли и скорости её вращения вокруг оси?

Изменение климата — долгосрочные изменения средних многолетних показателей климата Земли в целом или её отдельных регионов, вызываемые природными процессами и деятельностью человека.

Клуб знатоков-географов. Извержения вулканов — нерегулярный, но существенный фактор образования высокой концентрации аэрозольных частиц, вызывающих рассеивание солнечной радиации, что приводит к похолоданию. Катастрофический взрыв вулкана Тамбора в 1815 г. в Индонезии привёл к снижению температуры воздуха во всём мире в течение трёх последующих лет. Извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 г., сопровождавшееся значительным объёмом выбросов пепла, с климатологической точки зрения — важнейшее извержение века (рис. 35). В течение двух лет после его извержения температура воздуха понижалась и отклонение средней мировой глобальной температуры в 1992 г. составляло минус 0,4–0,6 °С. Таким образом, воздействие лишь одного извержения было сравнимо с глобальным парниковым эффектом за текущее столетие.

Влияние антропогенного воздействия на изменение климата. Особенно быстрые изменения климата происходят с середины прошлого века. В значительной степени они вызваны хозяйственной деятельностью человека. Загрязнение атмосферы в результате сжигания ископаемого органического топлива, промышленной и сельскохозяйственной деятельности приводят к усилению парникового эффекта. Преобразование естественных ландшафтов, уничтожение лесов, распахивание огромных массивов вызывают изменение отражательной способности Земли и газового состава атмосферного воздуха.

Поразмышляем. Как вы считаете, что оказывает большее влияние на изменение климата: природные факторы или хозяйственная деятельность человека?

Геоэкологические последствия возможных изменений климата. Ожидаемые изменения климата обычно оцениваются на основе глобальных моделей циркуляции атмосферы. Качество оценки постоянно улучшается по мере совершенствования технических возможностей компьютеров и накопления новых данных наблюдений за погодой. Однако точность моделей всё ещё не высокая даже для расчётов на глобальном уровне. Кроме того, необходимо иметь в виду возможные изменения в хозяйственной деятельности человека. Все эти обстоятельства учитываются при составлении различных сценариев.

Существуют два сценария повышения средней мировой температуры приземного слоя воздуха за период с 1990 по 2100 г. Первый предусматривает значительное сокращение выбросов парниковых газов и повышение температуры всего на 1 °С. Второй сценарий основан на увеличении уровня выбросов парниковых газов и предполагает повышение температуры на 3,5 °С. В любом варианте потепление будет значительнее, чем все колебания климата в течение последних 10 000 лет (рис. 36).

Мир и Беларусь. В течение последних десятилетий в Беларуси наблюдается устойчивое потепление климата. Количество атмосферных осадков существенно не изменилось. Выросло количество неблагоприятных погодных явлений. 2019 г. был самым тёплым за весь предыдущий период метеонаблюдений. В 2020 г. средняя температура января и февраля превысила норму на 7 °C. Климатическая зима в Беларуси в сезоне 2019–2020 г. не наступила. Эта зима войдёт в историю страны как зима, которой не было.

Рост температуры воздуха будет сопровождаться увеличением количества осадков. Колебания уровня осадков будут находиться в пределах от –35 % до +50 %. При этом относительно небольшие изменения средних показателей климата будут сопровождаться увеличением частоты редких катастрофических событий, таких как тропические циклоны, штормы, засухи, экстремальные температуры воздуха и пр.

П1

Экстремальные климатические явления — совокупность климатических явлений, создающих проблемы для хозяйственной деятельности и жизни человека.

Согласно данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IРСС), можно ожидать следующие последствия изменения климата.

Экстремальные климатические явления происходят во всех частях мира, но некоторые регионы являются более уязвимыми для определённых опасных явлений.

Клуб знатоков-географов. Особое внимание уделяется снижению риска бедствий: один доллар, вложенный в обеспечение готовности к бедствиям, может предотвратить экономический ущерб, связанный с бедствием, на сумму в семь долларов, что представляет собой значительную отдачу от этой инвестиции.

Поразмышляем. Как можно уменьшить негативные явления для хозяйственной деятельности и жизни человека, связанные с воздействием экстремальных метеорологических и климатических явлений?

Характеристика основных экстремальных метеорологических и климатические явлений. Засуха — это длительный засушливый период в природном климатическом цикле, который может произойти в любой точке мира. Главной причиной любой засухи является дефицит атмосферных осадков. Засуха отличается от других опасных явлений медленным развитием, которое иногда продолжается в течение нескольких лет. В результате засухи пересыхают источники воды, перестают расти сельскохозяйственные культуры, гибнут животные, происходит недостаточное питание и ухудшается здоровье людей (рис. 36-1). В зависимости от времени года выделяют засухи: весенние (опасны для ранних зерновых культур); летние (вредят однолетним культурам, плодовым растениям); осенние (опасны для всходов озимых). Наибольшую опасность представляют весенне-летние и летне-осенние засухи.

В мире всё взаимосвязано. Почему засухи в средних широтах чаще всего наблюдаются в степной зоне, в лесостепной бывают реже, в лесной зоне возникают 2–3 раза в столетие?

Клуб знатоков-географов. В 2019 г. засуха затронула многие районы Юго-Восточной Азии. Исключительно сухие условия преобладали с середины года в Индонезии и соседних странах. Долгосрочные засушливые условия, затронувшие многие районы восточной части Австралии в 2017 и 2018 гг., расширились и усилились в 2019 г. В среднем по всей Австралии период с января по октябрь был самым сухим с 1902 г. От засухи пострадали многие районы Центральной Америки. В центральной части Чили этот год также был исключительно засушливым — в Сантьяго до 20 ноября выпало лишь 82 мм осадков, что составляет менее 25 % от среднегодового уровня.

Тепловые экстремальные явления. Волны тепла наиболее опасны в тёплые месяцы года в регионах, расположенных в средних широтах. Для них характерно значительное превышение температур относительно долгосрочных средних значений в дневное и ночное время на протяжении нескольких дней подряд. Душные воздушные массы в условиях городской среды могут стать причиной повышенной смертности, особенно среди пожилых и больных людей.

Клуб знатоков-географов. В конце июня и конце июля 2019 г. в Европе наблюдались две сильные тепловые волны. Во Франции 28 июня был установлен национальный рекорд в 46,0 °C (на 1,9 °C выше предыдущего рекорда). Национальные рекорды были также установлены в Германии (42,6 °C), Нидерландах (40,7 °C), Бельгии (41,8 °C), Люксембурге (40,8 °C) и Соединённом Королевстве (38,7 °C), причём жара распространилась также на страны Северной Европы, где в Хельсинки была зафиксирована рекордная температура за всё время наблюдений (33,2 °C 28 июля).

Экстремальное похолодание также представляет опасность, вызывая переохлаждение и усугубляя болезни кровообращения и респираторные заболевания у людей. Во время заморозков в слое воздуха над почвой днём наблюдается температура выше 0 ºС, а ночью она опускается ниже нуля. Для возникновения заморозков необходимо, чтобы ночь была ясная и тихая. Это затрудняет перемешивание охлаждённого над почвой воздуха с расположенным выше более тёплым воздухом. Такая погода характерна для антициклонов. Заморозки свойственны для отрицательных форм рельефа, так как в них застаивается холодный воздух.

Грозы, молнии и торнадо. Грозы порождают внезапные электрические разряды в виде молнии. Они сопровождаются порывистым ветром, дождём и градом, а в некоторых случаях торнадо или снегом либо сочетанием этих явлений. Торнадо часто наблюдаются на Великих равнинах Северной Америки. Их ураганные вихревые ветры могут причинять серьёзный ущерб. Появление молний в засушливые периоды является частой причиной возникновения лесных и луговых пожаров. Помимо уничтожения лесов, лугов и сельскохозяйственных культур они приводят к гибели скота и диких животных, причиняют ущерб населённым пунктам, угрожают жизни людей.

Поработаем с атласом. Найдите на карте регионы, наиболее подверженные экстремальным климатическим явлениям.

Ливни и снегопады, сильные ветры представляют опасность для населения. Они могут осложнять проведение спасательных и восстановительных операций после крупных бедствий, таких как землетрясения. Они мешают работе транспорта и сетей связи. Скопление снега может приводить к обрушению крыш зданий. Сильные ветры представляют угрозу для авиации, моряков и рыбаков, а также для высотных конструкций, таких как вышки, мачты и подъёмные краны. Снежные бури — это сильные шторма, при которых сочетаются температура воздуха ниже 0 °С, сильный ветер и снежная метель. Они представляют опасность для людей и скота, нарушают авиасообщение и движение автомобилей и поездов.

Мир и Беларусь. Какие экстремальные метеорологические и климатические явления могут происходить в Беларуси?

Тропические циклоны — это области очень низкого атмосферного давления над тропическими и субтропическими водами океанов. В них образуются системы ветров разрушительной силы диаметром в сотни километров. Скорость приземного ветра может превышать 300 км/ч. Они часто сопровождаются сильными дождями, которые могут приводить к обширным затоплениям. Сочетание обусловленных ветром волн и низкого давления в зоне тропического циклона может вызвать прибрежный штормовой нагон — огромный объём воды, выбрасываемой на берег с высокой скоростью и большой силой. Он может смывать дома, дороги, различные технические сооружения и наносить существенный ущерб прибрежной окружающей среде (рис. 36-2).

Клуб знатоков-географов. Ежегодно образуется порядка 80 тропических циклонов. Их названия зависят от того места, где они зарождаются: на западе северной части Тихого океана и в Южно-Китайском море их называют тайфунами; в Атлантике, Карибском бассейне и Мексиканском заливе, а также на востоке северной и центральной частей Тихого океана — ураганами, а в Индийском океане и в южной части Тихоокеанского региона — тропическими циклонами. В 2018 г. ураганы «Флоренс» и «Майкл» причинили ущерб на сумму около 49 млрд долл. и унесли более 100 жизней. Вследствие супертайфуна «Мангхут» погибли 134 человека, главным образом на Филиппинах. Тропический циклон «Идай» обрушился на Мозамбик 15 марта 2019 г., став одним из самых мощных в истории наблюдений на восточном побережье Африки, привёл к многочисленным жертвам и широкомасштабным разрушениям. Было полностью уничтожено около 780 тыс. га посевов в Малави, Зимбабве и Мозамбике. В результате циклона 50 905 человек стали перемещёнными лицами в Зимбабве, 53 237 — в южной части Малави и 77 019 — в Мозамбике.

Изменения ландшафтов суши. В средних широтах повышение температуры на 1–3,5 °С будет эквивалентно смещению изотерм на 150–550 км по широте в сторону полюсов или на 150–550 м по высоте. Соответственно начнётся перемещение растений и животных. Скорость изменений климата будет выше, чем способность некоторых видов приспосабливаться к новым условиям. Ряд видов может быть потерян. Могут исчезнуть некоторые типы лесов. Леса умеренного пояса потеряют часть деревьев. Экосистемы не будут передвигаться вслед за климатическими условиями как единое целое. Их компоненты будут перемещаться с различной скоростью. В результате этого сформируются новые комбинации видов, возникнут новые экосистемы.

Приспособление экосистем к новым климатическим условиям, связанное с миграцией видов, будет осложняться антропогенными препятствиями. Такими как сельскохозяйственные угодья, населённые пункты, дороги и пр. Наибольшие изменения произойдут в арктическом и субарктическом поясах. Сократится площадь морских льдов, горных и небольших покровных ледников. Уменьшатся глубина и распространение многолетней мерзлоты, площадь и продолжительность залегания сезонного снежного покрова.

Мир и Беларусь. Какие из ожидаемых изменений климата на территории Беларуси являются наиболее неблагоприятными для развития лесного хозяйства страны? Какие меры необходимо предпринять, чтобы сохранить леса, разнообразие их флоры и фауны?

Частичная деградация многолетней и сезонной мерзлоты повлияет на увеличение выбросов углекислого газа и метана в атмосферу. От трети до половины массы горных ледников Земли растает. Ледниковые покровы Антарктики и Гренландии в ближайшие сто лет существенно не изменятся. Пустыни станут ещё суше вследствие значительного повышения температуры воздуха.

Поработаем с атласом. Найдите на карте основные регионы распространения многолетней мерзлоты и горного оледенения.

Мировой океан. Изменение климата может также воздействовать на циркуляцию вод океана. Это приведёт к изменению биологической продуктивности, структуры и функции морских экосистем.

Начиная с ХХ в. происходил постоянный рост среднего уровня Мирового океана, который составил 10–25 см. Этот процесс будет продолжаться и в дальнейшем за счёт талых вод Гренландского, а затем и Антарктического ледниковых щитов (рис. 37). При повышении температуры приземного слоя воздуха на 1 и 3,5 °С уровень Мирового океана к 2100 г. поднимется соответственно на 0,3 и 1,1 м. Уровень океана будет продолжать расти в течение нескольких столетий после 2100 г., даже если концентрация парниковых газов стабилизируется.

Рост уровня океана приведёт к затоплению низкорасположенных территорий, разрушению берегов и сооружений, находящихся на них; увеличению солёности подземных вод и воды в устьях рек; изменению условий перемещения наносов и растворённых веществ и др. Последствия изменения климата усилят уже существующие геоэкологические проблемы прибрежной зоны, где живёт более половины человечества. Могут возникнуть значительные миграции населения, что вызовет серьёзные экономические и политические последствия.

Поработаем с атласом. Найдите на карте страны, которые больше всего пострадают от изменения уровня Мирового океана.

Водные ресурсы суши. Климат и его изменение оказывают влияние на гидрологический режим водных объектов, использование, локальное и глобальное перераспределение водных ресурсов; работу водохозяйственных систем; поиск новых водных ресурсов и обоснование строительства гидротехнических сооружений.

Клуб знатоков-географов. Льды в Гималаях тают со скоростью 10–15 м в год. При нынешней скорости этого процесса две трети ледников исчезнут к 2060 г., а к 2100 г. все ледники растают окончательно. Ускоренное таяние ледников на Земле создаёт непосредственную угрозу развитию человечества. Для густонаселённых горных и предгорных территорий особую опасность представляют лавины, затопление или, наоборот, снижение полноводности рек и, как следствие, сокращение запасов пресной воды.

Изменение климата приведёт к ускорению глобального круговорота воды, его заметным региональным переменам и возможному уменьшению годового стока на 40–70 %. Потребуются значительные капиталовложения для приспособления водохозяйственных систем к новым условиям. Особенно серьёзные проблемы возникнут там, где сейчас большое водопотребление или вода сильно загрязнена.

Мир и Беларусь. Как изменение климата может повлиять на гидрологический режим рек в Беларуси?

Сельское хозяйство. Изменение климата окажет неоднозначное воздействие на сельское хозяйство. Зависимость продуктивности сельскохозяйственных культур от изменений климата определяется географическим районом. Вследствие увеличения концентрации углекислого газа повышается эффективность фотосинтеза сельскохозяйственных культур. В районах, где земледелие лимитируется притоком тепла, можно ожидать повышение урожая. В аридных районах, где мало доступной для растений влаги, изменение климата отразится неблагоприятным образом. Потребители воды для орошения будут серьёзно конкурировать с другими потребителями водных ресурсов — промышленностью и коммунальным водоснабжением. Более высокие температуры воздуха будут способствовать ускорению естественного разложения органического вещества почвы и снижать её плодородие. Увеличится вероятность распространения вредителей и болезней растений.

Потепление климата повлияет на животноводство. Производство мяса и молока увеличится в тёплые зимние сезоны и уменьшится в тёплые летние сезоны.

В мире всё взаимосвязано. В связи с потеплением климата в сельском хозяйстве Беларуси увеличиваются площади под возделывание кукурузы. Возможно расширение посевов подсолнечника, фасоли и сои. Планируется даже выращивание арбузов, дынь и винограда. Отрицательные последствия потепления выражаются в увеличении летом числа засушливых периодов, что снижает урожайность некоторых сельскохозяйственных культур.

В целом ожидается, что общемировой уровень производства продуктов сельского хозяйства может быть сохранён, но его региональные значения будут колебаться в широких пределах. В развивающихся странах возрастёт риск голода. Общая картина мировой торговли продуктами сельского хозяйства может существенно измениться.

Мир и Беларусь. Какие из ожидаемых изменений климата являются наиболее негативными для развития сельского хозяйства на территории Беларуси?

Энергетика. Изменение климата в большей степени отразится на гидроэнергетике и использовании возобновляемых источников энергии (рис. 38). Возобновляемые энергоресурсы зависят от климатических условий даже при самом благоприятном развитии технологии их получения. В настоящее время роль возобновляемых источников в общем энергетическом балансе небольшая, но имеет тенденцию к увеличению.

Клуб знатоков-географов. Во Франции в 2015 г. состоялась международная конференция, посвящённая климатическим изменениям. Результатом работы конференции стало одобрение 195 странами и Европейским союзом Парижского соглашения. В качестве глобальной цели соглашение предусматривает удержание роста глобальной температуры в пределах 1,5 °С к концу столетия.

Мир и Беларусь. Назовите плюсы и минусы развития атомной энергетики в Беларуси и мире в связи с глобальным изменением климата.

Кроме рассмотренных выше, ожидаются также значительные изменения, касающиеся проблем здоровья людей, транспорта, промышленности и многих других аспектов. Предстоящее изменение климата и его последствия — это крупнейшая проблема выживания человечества, требующая международного сотрудничества для координации действий каждой страны. Стратегия сотрудничества включает два основных компонента: управление и приспособление. При стратегии управления основные усилия направлены на снижение выбросов парниковых газов, прежде всего углекислого газа. При осуществлении стратегии приспособления разрабатываются, например, комплексные проекты защиты конкретных прибрежных зон от повышения уровня моря. Основной документ, регулирующий сотрудничество в области изменения климата, — Конвенция ООН по изменению климата, принятая в июне 1992 г. в Рио-де-Жанейро на Конференции ООН по окружающей среде и развитию. В соответствии с Конвенцией, страны-участницы должны взять на себя обязательство сократить выброс парниковых газов.

П2

Основные направления охраны атмосферы (рис. 38-1).

Клуб знатоков-географов. Предельно допустимая концентрация (ПДК) — утверждённый в законодательном порядке санитарно-гигиенический норматив. Под ПДК понимается максимальная концентрация химических элементов и их соединений в окружающей среде, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени не вызывает у человека плохого самочувствия или заболеваний.

Клуб знатоков-географов. Санитарно-защитная зона — это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий, для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширина этих зон составляет от 50 до 1000 м в зависимости от вида производства, степени вредности и количества выделяемых в атмосферу веществ.

Мир и Беларусь. В законе Республики Беларусь «Об охране атмосферного воздуха» от 16 декабря 2008 г. указаны основные принципы охраны атмосферного воздуха в нашей стране.

Методы и способы снижения антропогенного загрязнения атмосферы. Система охраны атмосферного воздуха от загрязнения включает комплекс взаимосвязанных методов. Важнейшим элементом этой системы является санитарный надзор за чистотой воздуха и нормирование загрязнений.

Поразмышляем. Почему система охраны атмосферного воздуха от загрязнения должна включать комплекс взаимосвязанных методов?

Клуб знатоков-географов. Предельно допустимый выброс (ПДВ) — норматив предельно допустимого выброса загрязняющего вещества в атмосферный воздух для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха. Он устанавливается с учётом технических нормативов выбросов, фонового загрязнения атмосферного воздуха и экологических нормативов.

Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК.

На практике реализуются следующие варианты защиты атмосферного воздуха (рис. 38-2).

Мероприятия по борьбе с загрязнением атмосферы выбросами автотранспорта включают оценку автомобилей по токсичности выхлопов. При хорошо работающем двигателе в выхлопных газах содержится не более допустимой нормы окиси углерода.

Клуб знатоков-географов. Один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем больше 4 т кислорода, выбрасывая с выхлопными газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов.

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания с учётом требований экологии — одна из серьёзных задач, которые стоят сегодня перед конструкторами. Перевод автотранспорта на газовое топливо уменьшит выброс в атмосферу вредных веществ. Суммарный выброс токсичных веществ у автомобилей, работающих на сжиженном газе, значительно меньше, чем у машин с бензиновыми двигателями. Кроме того, сжиженный газ дешевле бензина.

Клуб знатоков-географов. По сравнению с традиционным транспортом автомобили, использующие сжиженный природный газ, выделяют на 90–97 % углекислого газа меньше, диоксида углерода — на 25 %, оксидов азота — на 35–60 %, других неметановых углеводородных выбросов — на 50–75 %. Кроме того, происходит меньший выброс токсичных и канцерогенных веществ и практически отсутствуют выбросы твёрдых частиц.

В настоящее время специалисты всё чаще обращаются к идее создания «чистого» автомобиля — электромобиля. В интересах защиты окружающей среды считается целесообразным перевод автотранспорта на электротягу, особенно в крупных городах.

Поразмышляем. Может ли человечество отказаться от автомобильного транспорта? Есть ли виды транспорта, не загрязняющие окружающую среду? Какие виды транспорта в крупных городах являются более экологичными?

Разработаны новые системы управления городским транспортом, которые сводят к минимуму образование пробок. Построены автомагистрали в обход городов. По ним движется транзитный транспорт, который раньше проезжал по городским улицам. Это позволило снизить интенсивность движения, уменьшить шум, сделать воздух в городах чище.

Мир и Беларусь. В Минске на долю автотранспорта приходится около 87 % выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух столицы и только 13 % — на промышленные предприятия.

В крупных городах для снижения вредного влияния загрязнения воздуха на человека применяют специальные градостроительные мероприятия: зональную застройку жилых массивов, когда близко к дороге располагают низкие здания, затем — высокие и под их защитой детские и лечебные учреждения; транспортные развязки без пересечений, озеленение.