Причины роста концентрации углекислого газа.

1. Основной источник поступления углекислого газа в атмосферу - сжигание горючих ископаемых (угля, нефти, газа) для производства энергии. Около 80% всей энергии в мире производится за счет тепловой энерге­тики. Поступление углекислого газа в атмосферу за период с 1860 по 1990 г. увеличивалось в среднем на 0,4% в год. В течение 1980-х годов оно состав­ляло 5,5 + 0,5 млрд. т углерода в год.

2. Сокращение лесов тропического и экваториального поясов, деградация почв, другие антропогенные трансформации ландшафтов приводят в основ­ном к высвобождению углерода, которое сопровождается его окислением, т.е. образованием СО₂. В целом эмиссия в атмосферу за счет преобразова­ния тропических ландшафтов составляет 1,6 ± 1,0 млрд. т углерода. С дру­гой стороны, в умеренных и высоких широтах Северного полушария отме­чается, в целом, преобладание восстановления лесов над их исчезновением. Для построения органического вещества лесов в процессе фотосинтеза уг­лекислый газ забирается из атмосферы. Это количество, в пересчете на уг­лерод, равно 0,5 ± 0,5 млрд. т. Пределы точности, равные самой величине, указывают нам также на все еще низкий уровень понимания антропогенной роли в некоторых звеньях глобального биогеохимического цикла углерода.

3. В атмосфере в результате деятельности человека ежегодно дополнитель­но накапливается 3,3 ± 0,2 млрд. т углерода в виде углекислого газа.

4. Мировой океан поглощает из атмосферы (растворяет, химически и био­логически связывает) около 2,0 ± 0,8 млрд. т углерода в виде углекислого газа. Суммарные величины поглощения углекислого газа океаном пока не­посредственно не измеряются. Они рассчитываются на основе моделей, описывающих обмен между атмосферой, поверхностным и глубинным сло­ями океана.

Увеличение концентрации СО₂ в атмосфере должно стимулировать процесс фотосинтеза. Это так называемая фертилиза­ция, благодаря которой, по некоторым о кого вещества может возрасти на 20-40% при удвоенной по сравнению с современной концентрацией углекислого газа. В балансе антропогенных потоков углерода все пока еще плохо по­нимаемые процессы, протекающие в экосистемах суши, включая фертилизацию, оцениваются в 1,3±1,5 млрд. т.

Метан (СН ₄ ) также играет заметную роль в парниковом эффекте, составляя приблизительно 19% от общей его величины (на 1995 г.). Метан образуется в анаэробных условиях, таких как естественные бо­лота разного типа, толща сезонной и вечной мерзлоты, рисовые планта­ции, свалки, а также в результате жизнедеятельности жвачных живот­ных и термитов.

Оценки показывают, что около 20% суммарной эмис­сии метана связаны с технологией использования горючих ископаемых (сжигание топлива, эмиссии из угольных шахт, добыча и распределение природного газа, переработка нефти). Всего антропогенная деятельность обеспечивает 60-80% суммарной эмиссии метана в атмосферу. В атмосфере метан неустойчив. Он удаляется из нее вследствие вза­имодействия с ионом гидроксила (ОН) в тропосфере. Несмотря на этот процесс, концентрация метана в атмосфере увеличилась примерно вдвое по сравнению с доиндустриальным временем и продолжает расти со скоростью около 0,8% в год.

Оксид азота. Текущая роль оксида азота (N₂О) в суммарном парниковом эффек­те составляет всего около 6%. Концентрация оксида азота в атмосфере также увеличивается. Предполагается, что его антропогенные источники приблизительно вдвое меньше естественных. Источниками антро­погенного оксида азота является сельское хозяйство (в особенности паст­бища в тропиках), сжигание биомассы и промышленность, производя­щая азотсодержащие вещества. Его относительный парниковый потен­циал (в 290 раз выше потенциала углекислого газа) и типичная продолжительность существования в атмосфере (120 лет) значитель­ны, компенсируя его относительно невысокую концентрацию.

Хлорфторбромуглероды (ХФУ) — это вещества, синтезируемые че­ловеком и содержащие хлор, фтор и бром. Они обладают очень силь­ным относительным парниковым потенциалом и значительной продол­жительностью жизни в атмосфере. Их итоговая роль в парниковом эффекте составляет на середину 1990-х годов приблизительно 7%.

Озон (0₃) - важный парниковый газ, находящийся как в страто­сфере, так и в тропосфере.

Аэрозоли - это твердые частицы в атмосфере диаметром несколько микрон. Они образуются вследствие вет­ровой эрозии почвы, извержений вулканов и других природных про­цессов, а также благодаря деятельности человека (сжигание горючих ис­копаемых и биомассы).

В отличие от парниковых газов, типичный срок существования аэро­золей в атмосфере не превышает нескольких дней. Поэтому их радиа­ционный потенциал быстро реагирует на рост эмиссии загрязнений и столь же быстро сокращается. В отличие от глобального воздействия газов с парниковым эффек­том, влияние атмосферных аэрозолей является локальным. Географи­ческое распространение сульфатных аэрозолей в воздухе в основном со­впадает с промышленными районами мира. Именно там локальный ох­лаждающий эффект аэрозолей может значительно уменьшить и даже свести практически на нет глобальный парниковый эффект. Извержения вулканов - нерегулярный, но существенный фактор об­разования высоких концентраций аэрозольных частиц, вызывающих за­держку солнечной радиации у земли и поэтому заметные похолодания. Катастрофический взрыв вулкана Тамбора в 1815 г. в Индонезии привел к заметному снижению температуры воздуха во всем мире в течение трех последующих лет.

Гидроклиматические последствия антропогенного

Парникового эффекта.

Накопление парниковых газов в атмосфере и последующее усиле­ние парникового эффекта приводят к повышению температуры призем­ного слоя воздуха и поверхности почвы. За последние сто лет средняя мировая температура повысилась приблизительно на 0,3-0,6°С. В осо­бенности заметный рост температуры происходил в последние годы, начиная с 1980-х годов, которые были самым теплым десятилетием за весь период инструментальных наблюдений. Анализ глобальных дан­ных по температурам воздуха позволил сделать обоснованный вывод о том, что наблюдаемый рост температуры обусловлен не только естествен­ными колебаниями климата, но и деятельностью человека. Можно по­лагать, что прогрессирующее антропогенное накопление парниковых газов в атмосфере приведет к дальнейшему усилению парникового эф­фекта. Оценки ожидаемых изменений климата обычно производятся на основе использования глобальных моделей циркуляции атмосферы. Однако точность моделей все еще не высока даже для расчетов на глобальном уровне. Прогноз же изменений по регионам мира, чрезвы­чайно важный для практических целей, пока еще вряд ли надежен. Кро­ме того, необходимо учитывать возможные изменения в деятельности человека, осознанные или неосознанные, приводящие к изменениям в накоплении парниковых газов, а значит, и к последующим изменени­ям парникового эффекта.

Эти обстоятельства учитываются посредством сценариев.

1. В соответствии со сценарием наиболее вероятной величины эмис­сии парниковых газов, средняя мировая температура приземного слоя воздуха за период с 1990 по 2100 г. увеличится приблизительно на 2°С. По сценариям низкой и высокой эмиссии рост температуры составит соответственно 1°С и 3,5°С. Вследствие термической инерции океанов средняя температура воз­духа будет повышаться и после 2100 г., даже если концентрация парни­ковых газов к этому времени стабилизируется.

2. При удвоении содержания углекислого газа в атмосфере по сравне­нию с прединдустриальным периодом повышение температуры воздуха в различных регионах будет в пределах между 0,6°С и 7°С. Суша будет нагреваться больше, чем океаны. Наибольшее повышение температуры ожидается в арктических и субарктических поясах, в особенности зи­мой, в основном вследствие сокращения площади морского льда.

3. Рост температуры воздуха будет сопровождаться увеличением ко­личества осадков, хотя картина пространственного распределения осад­ков будет более пестрой, чем распределение температуры воздуха. Ва­риация изменения осадков будет находиться в пределах от -35% до +50%. Надежность оценки изменений влажности почвы, что столь важ­но для сельского хозяйства, также значительно ниже, чем оценки изме­нения температуры воздуха.

4. Относительно небольшие изменения сред­них показателей климата будут, по всей вероятности, сопровождаться повышением частоты редких катастрофических событий, таких как тро­пические циклоны, штормы, засухи, экстремальные температуры воз­духа и пр. Событие масштаба всего голоцена - катастрофическое цуна­ми, обрушившееся на северные берега Индийского океана 26 декабря 2005 г. и унесшее 250-400 тыс. чел.

5. В последнее столетие происходил неуклонный рост среднего уров­ня Мирового океана, составивший 10-25 см. Основные причины роста уровня океана - термическое расширение воды вследствие ее нагрева­ния из-за потепления климата, а также дополнительный приток воды вследствие сокращения горных и небольших полярных ледников. Эти же факторы будут работать и в дальнейшем, с постепенным подключе­нием в более отдаленном будущем талых вод Гренландского, а затем и Антарктического ледниковых щитов. Ожидается, что уровень Мирового океана поднимется к 2100 г. на 50 см, а с учетом неопределенности при­рост уровня ожидается в пределах от 20 до 86 см. Уровень океана будет продолжать расти в течение нескольких столетий после 2100 г., даже если концентрация парниковых газов стабилизируется. Рост уровня океана вызовет серьезные естественные и социально-экономические про­блемы в прибрежных зонах морей и океанов.