Климат как глобальная проблема: прошлое, настоящее, будущее. Реферат: Климат в прошлом и настоящем, и долгосрочные прогнозы О чем могут рассказать кости тушканчика, лемминга или гиены

Введение

Вопрос об изменениях климата привлекал внимание многих исследователей, работы которых были посвящены главным образом сбору и изучению данных о климатических условиях различных эпох. Исследования этого направления содержат обширные материалы о климатах прошлого.

Меньше результатов было получено при изучении причин изменений климата, хотя эти причины уже давно интересовали специалистов, работающих в данной области. Из-за отсутствия точной теории климата и недостатка, необходимых для этой цели материалов специальных наблюдений при выяснении причин изменений климата возникли большие трудности, не преодоленные до последнего времени. Сейчас не существует общепринятого мнения о причинах изменений и колебаний климата, как для современной эпохи, так и для геологического прошлого.

Между тем вопрос о механизме изменений климата приобретает в настоящее время большое практическое значение, которое он еще недавно не имел. Установлено, что хозяйственная деятельность человека начала оказывать влияние глобальные климатические условия, причем это влияние быстро возрастает. Поэтому возникает необходимость в разработке методов прогноза изменений климата для того, чтобы предотвратить опасное для человека ухудшение природных условий.

Очевидно, что такие прогнозы нельзя обосновать только эмпирическими материалами об изменениях климата в прошлом. Эти материалы могут быть использованы для оценки климатических условий будущего путем экстраполяции наблюдаемых сейчас изменений климата. Но этот метод прогноза пригоден лишь для очень ограниченных интервалов времени из-за нестабильности факторов, влияющих на климат.

Для разработки надежного метода прогноза климата будущего в условиях возрастающего влияния хозяйственной деятельности человека на атмосферные процессы необходимо использование физической теории изменений климата. Между тем, имеющиеся численные модели метеорологического режима являются приближенными и их обоснования содержат существенные ограничения.

Очевидно, что эмпирические материалы об изменениях климата имеют очень большое значение, как для построения, так и для проверки приближенных теорий изменений климата. Аналогичное положение имеет место в изучении последствий воздействий на глобальный климат, осуществление которых, по-видимому, возможно в ближайшем будущем.

Целью настоящей работы является анализ климатов прошлого, современного и будущего, а также проблем регулирования климата.

Для выполнения поставленной цели нами сформулированы следующие задачи:

Изучить по литературным источникам климаты прошлых эпох;

Ознакомиться с методами изучения и оценки современного климата и климата будущего;

Рассмотреть прогнозы и перспективы климата в будущем и проблемы его регулирования.

Материалами для выполнения работы послужили монографии и другие публикации современных отечественных и зарубежных ученых по данной проблеме.

Климаты прошлого

Четвертичный период

Характерной чертой последнего (четвертичного) геологического периода была большая изменчивость климатических условий, в особенности в умеренных и высоких широтах. Природные условия этого времени изучены гораздо подробнее по сравнению с более ранними периодами, но, несмотря на наличие многих выдающихся достижений в изучении плейстоцена, ряд важных закономерностей природных процессов этого времени известен еще недостаточно. К их числу относится, в частности, датировка эпох похолоданий, с которыми связаны разрастания ледяных покровов на суше и океанах. В связи с этим оказывается неясным вопрос об общей длительности плейстоцена, характерной чертой которого было развитие крупных оледенений.

Существенное значение для разработки абсолютной хронологии четвертичного периода имеют методы изотопного анализа, к числу которых относятся радиоуглеродный и калиево-аргонный методы. Первый из указанных методов дает более или менее надежные результаты только для последних 40-50 тыс. лет, то есть для заключительной фазы четвертичного периода. Второй метод применим для гораздо более продолжительных интервалов времени. Однако точности результатов его использования заметно меньше, чем радиоуглеродного метода.

Плейстоцену предшествовал длительный процесс похолодания, особенно заметный в умеренных и высоких широтах. Этот процесс ускорился в последнем отделе третичного периода - плиоцене, когда, по-видимому, возникли первые ледяные покровы в полярных зонах северного и южного полушарий.

Из палеографических данных следует, что время образования оледенений в Антарктиде и Арктике составляет не менее нескольких млн. лет. Площадь этих ледяных покровов вначале была сравнительно невелика, однако постепенно возникла тенденция к их распространению в более низкие широты с последующим отсутствием. Время начала систематических колебаний границ ледяных покровов по ряду причин определить трудно. Обычно считают, что перемещения границы льдов начались около 700 тыс. лет тому назад.

Наряду с этим к эпохе активного развития крупных оледенений часто добавляют более длительный интервал времени – эоплейстоцен, в результате чего длительность плейстоцена возрастает до 1,8 – 2 млн. лет.

Общее число оледенений, по-видимому, было довольно значительным, поскольку установленные еще в прошлом веке главные ледниковые эпохи оказались состоящими из ряда более теплых и холодных интервалов времени, причем последние интервалы можно рассматривать как самостоятельные ледниковые эпохи.

Масштабы оледенений различных ледниковых эпох значительно отличались. При этом заслуживает внимания мнение ряда исследователей, что эти масштабы имели тенденцию к возрастанию, то есть что оледенение в конце плейстоцена были крупнее первых четвертичных оледенений.

Лучше всего изучено последнее оледенение, которое происходило несколько десятков тыс. лет назад. В эту эпоху заметно возросла засушливость климата.

Возможно, это объяснялось разным уменьшением испарения с поверхности океанов из-за распространения морских льдов в более низкие широты. В результате понижалась интенсивность влагооборота, и уменьшалось количество осадков на суше, на которые влияло увеличение площади материков вследствие изъятия воды из океанов, израсходованной при образовании материкового, ледяного покрова. Не подлежит сомнению, что в эпоху последнего оледенения произошло громадное расширение зоны вечной мерзлоты. Это оледенение закончилось 10 – 15 тыс. лет тому назад, что обычно считают концом плейстоцена и началом голоцена – эпохи, в течение которой на природные условия начала оказывать влияние деятельность человека.

Причины изменений климата

Своеобразные климатические условия четвертичного времени, по-видимому, возникли из-за содержания углекислого газа в атмосфере и в результате процесса перемещения континентов и подъема их уровня, что привело к частичной изоляции Северного полярного океана и размещению антарктического материка в полярной зоне южного полушария.

Четвертичному периоду предшествовала обусловленная изменениями поверхности Земли длительная эволюция климата в сторону усиления термической зональности, что выражалось в снижении температуры воздуха в умеренных и высоких широтах. В плиоцене на климатические условия начало оказывать влияние уменьшения концентрации атмосферной углекислоты, что привело к снижению средней глобальной температуры воздуха на 2 – 3 градуса (в высоких широтах на 3 – 5). После чего появились полярные, ледяные покровы, развитие которых привело к снижению средней глобальной температуры.

По-видимому, по сравнению с изменениями астрономических факторов, все другие причины оказывали меньшее влияние на колебания климата в четвертичное время.

Дочетвертичное время

По мере отдаления от нашего времени количество сведений о климатических условиях прошлого уменьшается, а трудности интерпритации этих сведений возрастают. Наиболее надежную информацию о климатах отдаленного прошлого мы имеем из данных о непрерывном существовании на нашей планете живых организмов. Мало вероятно, чтобы они существовали вне пределов узкого интервала температуры, от 0 до 50 градусов С, который в наше время ограничивает активную жизнедеятельность большинства животных и растений. На этом основании можно думать, что температура поверхности Земли, нижнего слоя воздуха и верхнего слоя водоемов не выходила из указанных пределов. Фактические колебания средней температуры поверхности Земли за длительные интервалы времени были меньше указанного интервала температур и не превосходили нескольких градусов за десятки млн. лет.

Из этого можно сделать вывод о трудности исследования изменений термического режима Земли в прошлом по эмпирическим данным, так как погрешности определения температуры, как методом анализа изотопного состава, так и другими известными сейчас методами составляют обычно не меньше нескольких градусов.

Другая трудность изучения климатов прошлого обусловлена неясностью положения различных областей по отношению к полюсам в результате движения континентов и возможностью перемещения полюсов.

Климатические условия мезозойской эры и третичного периода характеризировались двумя основными закономерностями:

На протяжении этого времени средняя температура воздуха у земной поверхности была значительно выше современной, в особенности в высоких широтах. В соответствии с этим разность температур воздуха между экватором и полюсами была гораздо меньше современной;

В течение большей части рассматриваемого времени преобладала тенденция к снижению температуры воздуха, в особенности в высоких широтах.

Эти закономерности объясняются изменением содержания углекислого газа в атмосфере и изменением положения континентов. Более высокая концентрация углекислого газа обеспечивала повышение средней температуры воздуха примерно на 5 градусов по сравнению с современными условиями. Низкий уровень континентов повышал интенсивность меридионального теплообмена в океанах, что увеличивало температуру воздуха в умеренных и высоких широтах.

Введение

Климат

Климат - [греч. klima наклон (земной поверхности к солнечным лучам)], статистический многолетний режим погоды, одна из основных географических характеристик той или иной местности. Основные особенности климата определяются поступлением солнечной радиации процессами циркуляции воздушных масс характером подстилающей поверхности. Из географических факторов, влияющих на климат отдельного региона, наиболее существенны: широта и высота местности, близость его к морскому побережью, особенности орографии и растительного покрова, наличие снега и льда, степень загрязненности атмосферы. Эти факторы осложняют широтную зональность климата и способствуют формированию местных его вариантов. Понятие “климат” гораздо сложнее определения погоды. Ведь погоду можно все время непосредственно видеть и ощущать, можно сразу описать словами или цифрами метеорологических наблюдений. Чтобы составить себе даже самое приблизительное представление о климате местности, в ней нужно прожить, по крайней мере, несколько лет. Конечно, не обязательно ехать туда, можно взять за много лет данные наблюдений метереологической станции этой местности. Однако такой материал - это многие и многие тысячи различных цифр. Как же разобраться в этом изобилии цифр, как найти среди них те, что отражают свойства климата данной местности? Древние греки думали, что климат зависит только от наклона падающих на Землю солнечных лучей. По-гречески слово “климат” означает наклон. Греки знали, что чем выше солнце над горизонтом, чем круче солнечные лучи падают на земную поверхность, тем должно быть теплее. Плавая на север, греки попадали в места с более холодным климатом. Они видели, что солнце в полдень здесь стоит ниже, чем в то же время года в Греции. А в жарком Египте оно, наоборот поднимается выше. Теперь нам известно, что атмосфера пропускает в среднем три четверти тепла солнечных лучей до земной поверхности и только одну четверть задерживает. Поэтому сначала земная поверхность нагревается солнечными лучами, и только потом уже от нее начинает нагреваться воздух. Когда солнце стоит высоко над горизонтом, участок земной поверхности получает шесть лучей; когда более низко, то лишь четыре луча и шести. Значит, греки были правы, что тепло и холод зависят от высоты солнца над горизонтом. Этим определяется разница в климате между вечно жаркими тропическими странами, где солнце в полдень круглый год поднимается высоко, а дважды или один раз в год стоит прямо над головой, и ледяными пустынями Арктики и Антарктики, где несколько месяцев солнце вообще не показывается. Однако не одной и той же географической широте даже по одной степени тепла климаты могут очень резко отличаться друг от друга. Так, например, в Исландии в январе средняя температура воздуха равна почти 0°, а на той же широте в Якутии она ниже -48°. По другим свойствам (количеству осадков, облачности и т.д.) климаты на одной широте могут отличаться друг от друга даже сильнее, чем климаты экваториальных и полярных стран. Эти различия климатов зависят от свойств земной поверхности, воспринимающей солнечные лучи. Белый снег отражает почти все падающие на него лучи и поглощает только 0,1-0,2 части приносимого тепла, а черная мокрая пашня, наоборот, почти ничего не отражает. Еще важнее для климата разная теплоемкость воды и суши, т.е. разная их способность запасать тепло. Днем и летом вода значительно медленнее нагревается, чем суша, и оказывается холоднее ее. Ночью и зимой вода остывает гораздо медленнее, чем суша, и оказывается, таким образом, теплее ее. Кроме того, на испарение воды в морях, озерах и на влажных участках суши затрачивается очень большое количество солнечного тепла. За счет охлаждающего действия испарения в орошаемом оазисе бывает не так жарко, как в окружающей его пустыне. Значит две местности могут получать совершенно одинаковое количество солнечного тепла, но по-разному его использовать. Из-за этого температура земной поверхности даже на двух соседних участках может отличаться на много градусов. Поверхность песка в пустыне летним днем нагревается до 80°, а температура почвы и растений в соседнем оазисе оказывается на несколько десятков градусов холоднее. Соприкасающийся с почвой, растительным покровом или водной поверхностью, воздух либо нагревается, либо охлаждается в зависимости от того, что теплее - воздух или земная поверхность. Так как именно земная поверхность в первую очередь получает солнечное тепло, то она в основном передает его воздуху. Нагревшийся самый нижний слой воздуха быстро перемешивается с лежащим над ним слоем, и таким путем тепло от земли все выше распространяется в атмосферу. Однако так бывает далеко не всегда. Например, ночью земная поверхность охлаждается быстрее воздуха, и он отдает ей свое тепло: поток тепла направляется вниз. А зимой над заснеженными просторами материков в наших умеренных широтах и над полярными льдами такой процесс идет непрерывно. Земная поверхность здесь или совсем не получает солнечного тепла, или получает его слишком мало и поэтому непрерывно отбирает тепло у воздуха. Если бы воздух был неподвижен и не существовало ветра, то над соседними различно нагретыми участками земной поверхности покоились бы массы воздуха с разными температурами. Их границы можно было бы проследить до верхних пределов атмосферы. Но воздух непрерывно движется, и его течения стремятся уничтожить эти различия. Представим себе, что воздух движется над морем с температурой воды 10° и на своем пути проходит над теплым островом с температурой поверхности 20°. Над морем температура воздуха такая же, как воды, но, как только поток переходит через береговую линию и начинает продвигаться в глубь суши, температура его самого нижнего тонкого слоя начинает повышаться, и приближается к температуре суши. Сплошные линии одинаковых температур - изотермы - показывают, как нагревание распространяется все выше и выше в атмосфере. Но вот поток доходит до противоположного берега острова, вступает снова на море и начинает охлаждаться - тоже снизу вверх. Сплошные линии очерчивают наклонную и сдвинутую относительно острова “шапку” теплого воздуха. Эта “шапки” теплого воздуха напоминает форму, которую принимает дым при сильном ветре. То, что мы видим на рисунке, повторяется всюду над малым и большим различно нагретыми участками. Чем меньше каждый такой участок, тем ниже над ним будет уровень в атмосфере, до которого успеет распространиться нагревание (или охлаждение) воздушного потока. Если воздушное течение с моря переходит на покрытый снегом материк и движется над ним многие тысячи километров, то оно охладится на несколько километров вверх. Если холодный или теплый участок простирается на сотни километров, то его влияние на атмосферу можно проследить только на сотни метров вверх, при меньших размерах - высота еще меньше. Различают три основных вида климатов - большой, средний и малый. Большой климат складывается под влиянием только географической широты и самых больших участков земной поверхности - материков, океанов. Именно этот климат изображают на мировых климатических картах. Большой климат изменяется плавно и постепенно на больших расстояниях, не менее тысяч или многих сотен километров.

Особенности климатов отдельных участков протяженностью в несколько десятков километров (большое озеро, лесной массив, большой город т т.д.) относят к среднему (местному) климату, а более мелких участков (холмы, низины, болота, рощи и т.д.) - к малому климату. Без такого разделения нельзя было бы разобраться, какие различия климата главные, какие второстепенные. Иногда говорят, что создание Московского моря на канале имени Москвы изменило климат Москвы. Это неверно. Площадь Московского моря для этого слишком мала. Различный приток солнечного тепла на разных широтах и неодинаковое использование этого тепла земной поверхности не могут полностью объяснить нам все особенности климатов, если не учесть значение характера циркуляции атмосферы. Воздушные течения все время переносят тепло и холод из разных областей земного шара, влагу с океанов на сушу, а это приводит к возникновению циклонов и антициклонов. Хотя циркуляция атмосферы все время меняется и мы ощущаем эти изменения в сменах погоды, все же сравнение разных местностей показывает некоторые постоянные местные свойства циркуляции. В одних местах чаще дуют северные ветры, в других - южные. Циклоны имеют свои излюбленные пути движения, антициклоны - свои, хотя, конечно, в любом месте бывают любые ветры, и циклоны всюду сменяются антициклонами. В циклонах выпадают дожди.прошлом и настоящем устойчивых, текущие развития объекта, прогноза и переносе...

Прогноз мировых цен на нефть

Курсовая работа >> Экономика

48-и месячный цикл в настоящее время живет и здравствует, ... ,3 доллара на июнь прошлого года. В результате нефтепроизводящие... можно провести долгосрочный прогноз цен на нефть... рынка, финансов, инвестиционного климата , научно-технического прогресса...

Теоретические и практические аспекты управления ориентированные на стоимость

Дипломная работа >> Менеджмент

В многоуровневых организациях. В настоящее время отсутствие рациональной системы... аналогическими показателями в прошлом менеджмент переходит к долгосрочному прогнозу денежных потоков. Важнейшей... от подготовленности внутреннего климата компании, а не...

Эволюция климата

Реферат >> Философия

Реферата: «Эволюция климата» . Целью настоящей работы является анализ климатов прошлого , современного и... долгосрочными , частицы относительно быстро оседают вниз. В масштабе тысячелетий определяющим климат ... севере России: наблюдения, прогноз // Известия РАН. Сер...

Изменения климата в прошлом и настоящем. Влияние некоторых факторов на изменение климата . Парниковый эффект. Последствия изменения климата. Киотский протокол

11.1. Изменения климата в прошлом и настоящем

Климат – многолетний режим погоды, определяемый географической широтой местности, высотой над уровнем моря, удаленностью местности от океана, рельефом суши и др. факторами.

В 1935 г. на метеорологическом конгрессе в Варшаве было предписано в качестве климатических величин принимать величины, осредненные за предшествующее тридцатилетие. Стало быть, в 1935 г. в качестве стандартного климата были приняты средние значения, допустим, среднемесячных или среднегодовых температур или количества осадков за 1901–1930 гг. Сейчас таковыми считаются 1971–2000 гг.

Климатическая система – самая сложная физическая система на планете. Она включает в себя все подвижные геосферы Земли, т. е. атмосферу, гидросферу, литосферу, биосферу вместе с человеком и всей его уже довольно масштабной антропогенной деятельностью.

Климат планеты определяется ее массой, расстоянием от Солнца и составом атмосферы. Атмосфера Земли состоит на 78 % из азота, 21 % кислорода. Оставшийся 1 % – водяной пар, СО 2 (0,03–0,04%), озон, метан, закись азота и др. Они задерживают часть тепла, испускаемого нагретой Солнцем земной поверхностью, и таким образом действуют, как одеяло, сохраняя на земной поверхности температуру примерно на 30 °С выше той, которая могла бы быть, если атмосфера состояла бы только из кислорода и азота. Эта природная система контроля температуры Земли получила названиеестественный парниковый эффект . Однако в последнее время вследствие антропогенной деятельности уровни основных парниковых газов повышаются, изменяя способность атмосферы поглощать энергию. Более плотный покров парниковых газов нарушает баланс между поступающей и исходящей энергией. В результате на планете устанавливаетсяусиленный парниковый эффект , имеющий чрезвычайно неблагоприятные последствия.

Приблизительно три четверти увеличения атмосферной концентрации СО 2 в 1990-е гг. обусловлено сжиганием ископаемых видов топлива, а остальная часть приходится на изменения в землепользовании, включая вырубку лесов (в том числе для сельскохозяйственных нужд, расширения городов, под дороги и т. д.).

В прошлом климат Земли менялся не один раз. Исследования осадочных отложений земной коры, определение состава атмосферного воздуха по микроскопическим пузырькам воздуха, включенным в глетчерный лед, показывают, что на протяжении сотен миллионов лет в минувшие геологические эпохи климат нашей планеты весьма существенно отличался от нынешнего. Всего 10 000 лет назад Северная Европа и значительная часть Северной Америки были покрыты льдами. В то время над Европой лежал ледовый щит, содержащий примерно такой же объем льда, как современная Антарктида. Над Москвой максимальная толщина льда составляла 300–400 м, центр же ледового щита располагался над Скандинавией. Вторая такая же Антарктида располагалась над Северной Америкой. Эти ледовые щиты депонировали в себе такое огромное количество воды, что уровень Мирового океана был на 120 м ниже современного. Это значит, что все континенты, кроме Антарктиды, соединялись друг с другом сухопутными мостами и это явилось непосредственной причиной заселения Австралии и Америки. Сейчас уже определенно доказано, что заселение Америки происходило через так называемый Берингов мост.

Современные климатологи считают, что наступлением и отступлением ледниковых периодов управляет Берингов пролив. Происходит это таким образом. В силу каких-то пока не ясных причин – скорее всего, уменьшения солнечной активности – на планете снижается температура, и часть воды океанов замерзает. Из-за уменьшения объема жидкой воды Мирового океана пролив обнажается и превращается в Берингов перешеек, препятствующий поступлению вод Тихого океана в Арктику. При этом понижается уровень арктических вод, который тут же восполняется более теплой водой из Атлантического океана – арктические льды тают, и перешеек снова становится проливом. Ледниковый период заканчивается. Циклы «закрыть-открыть» пролив длятся многие тысячи лет.

По мере освобождения Земли от континентальных щитов наступил довольно продолжительный период, при котором температура была существенно выше современной: на 1–1,5 ºC. Этот период получил название климатического оптимума голоцена. Еще до того как появилась наука этот же самый период запечатлелся в памяти многих поколений людей как «золотой» век, отобранный у людей за совершенные ими грехи. В эпосах любого народа мира, у любой культуры мира существует представление о «золотом» веке. Это век чрезвычайно благоприятных природных и климатических условий, и это именно то, что предшествовало появлению человеческой цивилизации, тот самый климат, который властвовал на планете примерно в течение 4 тыс. лет (от 9 000 до 5 000 лет назад).

Другими выдающимися климатическими событиями являются так называемое потепление римского времени, потом снова значительное похолодание эпохи Великого переселения народов и далее (из того, что более или менее хорошо известно) – это пик на рубеже IиIIтысячелетия, так называемый средневековый климатический оптимум. Он получил известность, в частности, благодаря тому, что в это время произошло заселение Гренландии норманнами.

Динамика температуры Северного полушария в голоцене (в отклонениях от нормы 1951–1980 гг.) представлена на рис. 21.Как видно из рисунка, все изменения температуры сосредоточены в довольно узком диапазоне – 6 °С – разница глобальной температуры двух состояний Земли (ледниковый и межледниковый период). Это связано с работой климатической системы планеты.

Рис. 21. Динамика температуры Северного полушария в голоцене (в отклонениях от нормы 1951–1980 гг.) (по В. Клименко, 2010)

Однако в настоящее время климат планеты стремительно меняется. По данным Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата (IPCC), в период с 1906 по 2005 г. средняя температура Земли выросла на 0,74 градуса по Цельсию. МГЭИК также убеждена, что этот рост продолжится и в будущем. Из последних двадцати лет ХХ в. семнадцать оказались самыми теплыми за всю историю метеорологических наблюдений (начиная с середины XVIIв.), а 1995 г. был на 0,75 °С теплее климатической нормы конца прошлого века. Реальность потепления в настоящее время подтверждается наблюдениями за состоянием полярных шапок Земли. В частности, американские исследователи отмечают, что за последние 40 лет растаяло более 40 тыс. км 3 полярного льда. Есть и другие доказательства потепления климата. Так, например, группа шведских климатологов и океанологов проанализировала спутниковые данные за период с 1978 по 1995 г., которые позволяют определить состояние морских льдов в Арктике. Установлено, что за эти годы площадь плавучих льдов в Северном Ледовитом океане сократилась приблизительно на 610 тыс. км 2 . Время ледостава на озерах и реках средних и высоких широт Северного полушария сократилось за последнее столетие на 1–2 недели. Так, озеро Байкал замерзает на 11 дней позже и освобождается ото льда на пять дней раньше, чем 100 лет назад.

В среднем на территории России за 100 лет (1901–2000 гг.) стало теплее на 0,9 °С. В последние 50 лет скорость потепления увеличилась до 2,7 °С/100 лет, а после 1970 г. тренд потепления составил уже 4 °С /100 лет.На территории Сибири потепление идет с более высокой скоростью. Только за последние 100 лет 70 % береговых линий отступили в глубь, а уровень Мирового океана поднялся в среднем от 10 до 20 см. С потеплением климата возрастает число и разрушительная сила тайфунов. В период с 1920 по 1970 г. в мире фиксировалось около 40 ураганов в год. Но примерно с середины 1980-х гг. число ураганов удвоилось.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ»

Институт управления финансами и налогового администрирования

Кафедра управления инновациями в реальном секторе экономике

По дисциплине «ЕНОИТ»

На тему: Климат Земли в прошлом, настоящем, будущем. Его влияние на развитие цивилизации

Работу выполнила:

Разгуляева Арина Николаевна

Менеджмент 1-1, 1 курс

Москва, 2014

ВВЕДЕНИЕ

КЛИМАТ ДОКЕМБРИЯ

КЛИМАТ ПАЛЕОЗОЯ

КЛИМАТ МЕЗОЗОЯ

КЛИМАТИЧЕСКИЙ ОПТИМУМ

КЛИМАТ СРЕДНЕВЕКОВЬЯ

МАЛЫЙ ЛЕДНИКОВЫЙ ПЕРИОД

КЛИМАТ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО

ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА РАЗВИТИЕ ЦИВИЛИЗАЦИИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ПЕРВОИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность

В последнее десятилетие проблема изучения древних климатов приобрела особое значение в связи с возможностью их использования для уточнения прогнозирования климата ближайшего и отдаленного будущего. Особая важность проблемы будущего климата планеты определяется тем, что хозяйственная деятельность человека всецело зависит от климатических условий. Но в последние годы в результате хозяйственной деятельности людей возможны крупные изменения климата. Непреднамеренное глобальное загрязнение окружающей среды продуктами сжигания топлива, происходящее в региональном и глобальном масштабе, мелиоративные и ирригационные работы, строительство гидроэлектростанций и водохранилищ, уничтожение лесов на огромных площадях и т.д. могут вызвать климатические изменения, по своему характеру и размерам сходные с глобальными естественными изменениями климата, происходившими в геологическом прошлом.

Цель работы

Показать:

.Изменения климата Земли в течение её развития

.Взаимосвязь климата прошлого, настоящего и будущего

.Влияние климата на развитие цивилизации

1. Климат докембрия

Когда же возник климат на Земле? Термин "климат" был введен древнегреческим астрономом Гиппрахом из Никеи во 2 веке до нашей эры. По современным представлениям климат возник после того, как недра Земли стали разогреваться, и в них стали образовываться глубинные «реки», несущие тепло. В это время сквозь расплавленные участки земной коры на ее поверхность стали поступать различные соединения газа. Так образовывалась первая атмосфера. Она состояла из смеси углекислого газа, аммиака, азота, водяного пара, водорода, соединений серы и паров сильных кислот. Абсолютное преобладание в ней углекислого газа и большое содержание водяного пара способствовали тому, что такая атмосфера легко пропускала солнечный свет. В результате, это привело к сильному повышению температур, которые могли достигать порядка 500°C. К примеру, аналогичные температуры характерны для поверхности Венеры.

В дальнейшем в результате постепенного уменьшения количества углекислого газа, аммиака и водяного пара в атмосфере и появлением других газов так называемый парниковый эффект начал спадать. Температуры на Земле стали понижаться. Это, в свою очередь, способствовало конденсации паров воды. Возникла гидросфера. С её образованием начался новый этап развития органических веществ. Вода - та первая среда, в которой родилась и развивалась жизнь.

Первые микроскопические организмы появились более 3,8 млрд. лет назад. Это время было довольно неуютным для живых существ. Плотная атмосфера без кислорода, постоянно раскалывающаяся сильнейшими землетрясениями поверхность планеты, огромные потоки глубинного расплавленного вещества и постоянно выделяющиеся из недр газы. В воде не было условий, для развития организмов того времени. Вода постоянно была в кипящем состоянии. В такой среде могли существовать немногие микроскопические организмы.

Со временем внутренняя активность планеты затихала. Все меньше и меньше из глубин выделялось аммиака и углекислого газа, то, что попадало в атмосферу, использовалось на процессы окисления и использовалось микроскопическими организмами на образование кремнистых и карбонатных горных пород. Возможно, в связи с этим и началось снижение температуры на Земле. По геологическим масштабам оно произошло очень стремительно, и уже 2,5-2,6 млрд. лет назад, настолько сильно похолодало, что на земной поверхности началось первое оледенение.

Изучая возникшие в тот период напластования горных пород, геологи не раз замечали присутствие в них образований, похожих на современные морены. Это были хорошо отполированные валуны и скопления галек очень твердых пород с многочисленными штриховками и шрамами, которые могли быть оставлены только острыми краями горных пород, впаянных в лед. Все это свидетельствовало о ледниковой природе рельефа и горных пород, но в то же время противоречило существовавшему мнению о господстве в то далекое время высоких температур и очень теплого климата. Тщательное изучение следов оледенения в докембрийскую эпоху привело к тому, что были найдены неопровержимые доказательства существования в глубокой древности обширных ледниковых покровных оледенений.

В докембрии по развитию древних моренных отложений и связанных с ними образованиями выделяется существование следующих эпох оледенения. Наиболее древнее оледенение произошло 2500-2600 млн. лет назад, и носит название Гуронского. Морены этих лет известны в Европе, Южной Азии, Северной Америке и Западной Австралии.

Следы оледенения с возрастом около 950 млн. лет обнаружены в Гренландии, Норвегии и на острове Шпицберген. Около 750 млн. лет назад в Австралии, Китае, на эго-западе Африки и в Скандинавии произошло Стуртианское оледенение. Наиболее сильно выражено Варангианское оледенение, которое произошло 660-680 млн. лет назад. Данные ледниковые породы найдены в Северной Америке, Гренландии, на Шпицбергене, британских островах, в Скандинавии, во Франции, Китае, Австралии, Африке, Южной Америке и на Северо-востоке России.

Низкие температуры держались довольно длительный период. Затем температуры на земной поверхности повысились, льды растаяли, уровень Мирового океана повысился, и снова наступила благоприятная пора для расцвета микроскопических организмов и сине-зеленых водорослей.

2. Климат палеозоя

Палеозой начался колоссальным разливом морей, последовавшим за появлением обширных частей суши в позднем протерозое. Большинство геологов полагают, что в ту эпоху существовал единый огромный континентальный блок, называемый Пангея (в переводе с греческого - «вся земля»), который был со всех сторон окружен мировым океаном. Позднее этот единый континент распался на части.

Кембрийский период (570-490 млн. лет назад)

О климате Кембрийского периода имеются весьма скудные и отрывочные сведения. После развития покровного оледенения на многих континентах (Южная Америка, Африка, Австралия, Северная Европа) в начале кембрия наступило значительное потепление. Практически на всех континентах создавались тропические условия. Свидетельством этого является наличие богатого теплолюбивого комплекса морской фауны. Тропические побережья материков окаймляли гигантские рифы из строматолитов, во многом напоминавшие коралловые рифы современных тропических вод. Предполагается, что для морей Сибири в раннем кембрии температура воды не опускалась ниже 25° С.

Ордовикский период (490-440 млн. лет назад)

В течение ордовикского периода климат претерпел существенные изменения. На протяжении периода массивы суши смещались все дальше и дальше к югу. Старые ледниковые покровы кембрия растаяли, и уровень моря повысился. Большая часть суши была сосредоточена в теплых широтах. Анализ климатических условий этого периода позволяет считать, что в среднем и позднем ордовике наступило значительное похолодание, охватившее многие материки.

Силурийский период (440-400 млн. лет назад)

В самом начале силурийского периода на континентах продолжали господствовать сравнительно прохладные условия. Для этого времени известны небольшой мощности ледниковые образования в Боливии, на севере Аргентины и на востоке Бразилии. Не исключено, что ледники могла покрывать и некоторые районы Сахары. Гондвана надвинулась на Южный полюс. Массивы суши, образующие Северную Америку и Гренландию, сближались. В конечном итоге они столкнулись, образовав гигантский сверхматерик Лавразию. Это был период бурной вулканической активности и интенсивного горообразования. Похолодание в начале раннего силура сравнительно быстро сменилось потеплением, которое сопровождалось постепенной миграцией к полюсам субтропического климата. Если на северо-востоке Бразилии в начале раннего силура встречаются толщи морен, то позднее среди этих отложений начинают преобладать продукты выветривания, характерные для теплого климата. Потепление привело к возникновению в высоких и средних широтах климата, близкого к субтропическому.

Девонский период (400-350 млн. лет)

Ученые считают, что поскольку в девонский период на материках были широко представлены теплолюбивые виды организмов и осадочных образований, то колебания температурного режима вряд ли выходили за пределы тропического климата. Девонский период был временем величайших катаклизмов на нашей планете. Европа, Северная Америка и Гренландия столкнулись между собой, образовав огромный северный сверхматерик Лавразию. При этом с океанского дна были вытолкнуты кверху огромные массивы осадочных пород, сформировавшие громадные горные системы на востоке Северной Америки и на западе Европы. Эрозия поднимающихся горных хребтов привела к образованию большого количества гальки и песка. Из них сформировались обширные отложения красного песчаника. Реки выносили в моря горы осадков. Образовались обширные болотистые дельты, что создавало идеальные условия для животных, осмелившихся сделать первые, столь важные шаги из воды на сушу. К концу периода уровень моря понизился. Климат со временем потеплел и стал более резким, с чередованием периодов ливневых дождей и жесткой засухи. Обширные районы материков стали безводными.

Каменноугольный период (350-285 млн. лет)

В раннем карбоне на планете господствовал влажный тропический климат. Об этом свидетельствует широкое распространение карбонатных отложений, теплолюбивый тип морской фауны. Влажные тропические условия характерны для значительной части континентов как северного, так и южного полушария. В среднем и особенно позднем карбоне отчетливо проявляется климатическая зональность. Одной из характерных особенностей этого времени является значительное похолодание и появление в южном полушарии крупных ледниковых покровов, что в свою очередь привело к резкому сокращению субтропического и тропического поясов и общему понижению температуры. Даже в экваториальном поясе средние температуры в позднем карбоне понизились на 3-5°C. Также вместе с похолоданием в ряде областей появились признаки иссушения климата.

Пермский период (285-230 млн. лет)

Климат пермского периода характеризовался резко выраженной зональностью и возрастающей засушливостью. В целом можно сказать, что он был близок к современному. Для ранней перми, за исключением западного полушария, выделяются тропический, субтропический и умеренный пояса с различным режимом увлажнения. В начале периода продолжалось оледенение, начавшееся в карбоне. Оно было развито на южных материках. Постепенно климат становится очень сухим. Пермь характеризуется наиболее обширными пустынями в истории планеты: пески покрывали даже территорию Сибири.

3. Климат мезозоя

Триасовый период (230-190 млн. лет)

В триасовый период на Земле господствовал равнинный рельеф, который предопределил широкое распространение однотипных климатов на обширных площадях. Климат позднего триаса характеризовался высокими температурами и резко возросшей степенью испаряемости. Для эпохи раннего и среднего триаса трудно провести термическую зональность, так как практически повсеместно распространены показатели только высоких температур. Относительно прохладные условия существовали на крайнем северо-востоке Евразии и на северо-западе Североамериканского континента. Ландшафты суши оставались опустыненными, а растительность произрастала только на обводненных низменностях. Мелкие моря и озёра интенсивно испарялись, из-за чего вода в них стала очень солёной.

Юрский период (190-135 млн. лет)

В течение ранней и средней юры существовала не только термическая зональность, но и зональность, вызванная различием во влажности. В среднеюрскую эпоху существовали тропический, субтропический и умеренный пояса с различным режимом увлажнения. В пределах тропического и экваториального поясов происходило интенсивное химическое выветривание, произрастала теплолюбивая растительность, а в мелководных морях обитала тропическая фауна. В позднеюрскую эпоху по характеру температурного режима выделяются тропические, субтропические и умеренные пояса. Температура для позднеюрской эпохи колебалась в пределах 19-31,5°C. Для позднеюрской эпохи отсутствуют достоверные индикаторы, позволяющие выделить экваториальный пояс. Вероятно, экваториальные условия с сезонным увлажнением существовали в основном в Бразилии и Перу. На Африканском континенте и в Южной Евразии в экваториальной части, вероятно, преобладали пустынные ландшафты.

Меловой период (135-65 млн. лет)

В течение меловой эпохи на Земле существовали экваториальный, обширный тропический, субтропический и умеренный пояса.70 миллионов лет назад Земля охлаждалась. На полюсах сформировались ледяные шапки. Зимы становились суровее. Температура падала местами ниже +4 градусов. Для динозавров мелового периода этот перепад был резким и весьма ощутимым. Такие колебания температуры были вызваны расколом Пангеи, а затем Гондваны и Лавразии. Уровень моря поднялся и опустился. Струйные течения в атмосфере изменились, вследствие чего изменились и течения в океане. В конце мелового периода температура стала резко подниматься. Существует гипотеза, согласно которой причиной этих изменений являлись океаны: вместо того, чтобы поглощать тепло они, возможно, отражали его обратно - в атмосферу. Тем самым они вызвали парниковый эффект.

4. Климатический оптимум

Около 15 тыс. лет назад началось потепление. Ледниковый покров стал уменьшаться и отступать. Вслед за ним перемещались растения, которые постепенно осваивала все новые и новые ареалы. На протяжении климатического оптимума площадь морских полярных льдов в Северном Ледовитом океане значительно уменьшилась. Средняя температура вод в Арктике была на несколько градусов выше, чем в настоящее время. О наличии сравнительно высоких температур в то время свидетельствует существенное расширение ареала обитания некоторых животных. Теплый климат в Европе способствовал перемещению на север многих видов растений. В течение климатического оптимума сильно повысилась граница линии снегов. В горах леса поднялись почти на 400-500 м выше современного уровня. Если температура в период климатического оптимума в средних широтах повсеместно повысилась, то влажность менялась очень неравномерно. Она увеличивалась на севере европейской части России, а южнее 50-х широт она, наоборот, снижалась. В связи с этим ландшафты степей, полупустынь и пустынь располагались севернее современных. В Средней Азии, на Ближнем и Среднем Востоке влажность во время климатического оптимума была намного выше, чем в настоящее время. Теплый и влажный климат всего 10 тыс. лет назад существовал во всех ныне засушливых областях Азии и Африки.

Стоит обратить внимание на историю пустыни Сахара. Примерно 10- 12 тыс. лет назад на юге нынешней Сахары располагались два огромных пресных озера с густой тропической растительностью на берегах, не уступавшие по своим размерам современному Каспийскому морю. Однако благоприятный период климатического оптимума быстро подошел к концу. Все чаще стала появляться засуха, и наконец, под напором песков растительность исчезла, реки и озера высохли.

Следы потепления хорошо сохранились даже в Антарктиде. В частности, это следы водной эрозии, показывающие, что временами лед в Антарктиде оттаивал, и потоки воды размывали талый грунт.

Во время климатического оптимума было не только тепло, но и влажно, особенно в тех районах, которые в настоящее время принято считать засушливыми. Общее потепление привело к смещению к полюсам климатических поясов, изменилась атмосферная циркуляция. На ныне засушливые области выпадало большое количество осадков. Если внимательно изучить на карте поверхность современных пустынь, хорошо заметны сухие русла, по которым ранее протекали реки, и блюдцеобразной формы низины, бывшие в прошлом озерами.

Климат оказывал прямое воздействие на хозяйственную деятельность людей. С началом климатического оптимума наступает один из самых благоприятных этапов в жизни человечества. Для этого периода характерен не только высокий уровень изготовления орудий из камня, но и переход на оседлый образ жизни. Возникновение земледелия и скотоводства было связано не только с изменением климатических условий, но и с неразумной хозяйственной деятельностью. Благоприятный климат способствовал широкому распространению лесов и диких животных. Люди искали, добывали и потребляли в пищу то, что было не сложно достать, что давала природа. Но взамен ничего не создавали. С течением времени количество животных, особенно крупных, стало сокращаться. Людям проще было вместе убить крупное животное, чем долго выслеживать несколько мелких. Кроме того, охотники убивали наиболее сильных и приспособленных животных, а больные и старые доставались хищникам. Тем самым первобытные люди подрывали основу воспроизводства животных.

Неуспешная охота, длительные переходы в поисках животных, количество которых сильно сокращалась, побудили древних людей начать одомашнивать животных. Древнейшими районами одомашнивания были территории нынешней пустыни Сахары, междуречье Тигра и Евфрата, Инда и Ганга. Племена скотоводов в первое время кочевали, чтобы найти пригодные пастбища. Численность скота увеличивалась, стало тяжелее находить открытые участки. Скотоводы, как и земледельцы, стали жечь леса и использовать свободную землю для пастбищ и пашен. Освоение земель в зонах, подверженных климатическим изменениям, приводило к нарушению веками сложившегося равновесия. Изменялся влагооборот и температурный режим Земли. Массовый выпас скота способствовал быстрой деградации почвенного покрова. Уничтоженные леса, саванны и пастбища не восстанавливались. При наступлении засухи в связи с наступающим похолоданием в областях некогда пышных лесов и саванн возникли полупустынные и пустынные ландшафты.

Этот период можно назвать первым экологическим кризисом. В дальнейшем неразумное хозяйствование и вмешательство человека во многие природные процессы не раз приводили к весьма нежелательным результатам, некоторые заканчивались катастрофами.

5. Климат средневековья

Климатический оптимум окончился во II тыс. до н. э. Наступило похолодание, которое продолжалось вплоть до IV в. н. э. После этого на Земле вновь стало теплее. Теплый период продолжался с IV по XIII в., т. е. охватил раннее средневековье.

В Европе растительность средиземноморья уже не смогла преодолеть Альпы. Но все-таки почти на сотню километров к северу переместились границы произрастания теплолюбивой растительности. В Исландии снова стали выращивать зерно. Виноград выращивали на всем южном побережье Балтийского моря и даже в Англии. Самый пик потепления в Исландии пришелся на XI- XII вв. Было тепло везде: в Америке и в Азии. Древние летописи Китая сообщают, что в VII-X вв. в долине Хуанхэ росли мандарины, это означает, что климат этих территорий был субтропическим, а не умеренным, как в настоящее время. В период малого климатического оптимума влажный климат господствовал в Кампучии, Индии, странах Ближнего и Среднего Востока, Египте, Мавритании и странах, расположенных на юге пустыни Сахара.

Развитие человеческого общества, различные события в жизни народов и государств, межгосударственные отношения документально хорошо зафиксированы в Европе. Многие народы населяли этот континент в раннем средневековье, но в качестве примера остановимся на жизни викингов, так как их саги рассказывают много о природных условиях конца I и начала II тыс. Выходцы из Скандинавии, викинги, в России их называли варягами, совершали дальние переходы, захватывали чужие страны и осваивали новые земли. Завоеваниям и переходам викингов способствовало потепление климата. В X в. викинги открыли Гренландию. Своим названием этот остров обязан тем, что в то время он представился викингам в виде безбрежного зеленого ковра. На 25 судах 700 человек со скарбом и скотом переплыли Северную Атлантику и основали в Гренландии несколько крупных поселений. Поселенцы в Гренландии занимались скотоводством и, вероятно, возделывали зерновые. Трудно себе представить, что Гренландия, этот безмолвный и покрытый толстым ледяным панцирем остров, всего тысячу лет назад мог быть цветущим. Однако на самом деле это было так. Викинги пробыли в Гренландии недолго. Под натиском наступающего льда и развивающегося похолодания они вынуждены были покинуть этот огромный остров. Лед хорошо сохранил дома, хозяйственные постройки и предметы утвари викингов, а также следы пребывания скота и даже остатки зерновых.

На небольших деревянных судах, которые обладали прекрасными мореходными качествами, викинги совершали плавание не только в западном направлении и доплывали до берегов Канады, но и плавали далеко на север. Они открыли Шпицберген, неоднократно входили в Белое море и достигали устья Северной Двины. Все это дает основание считать, что в начале II тыс. в Арктике вероятнее всего, многолетний толстый лед отсутствовал. На Шпицбергене недавно обнаружены остатки ископаемой тундровой почвы, имеющей возраст всего 1100 лет. Следовательно, в X-XI вв. и даже раньше на Шпицбергене не только отсутствовал ледниковый покров, но и располагались тундровые и лесотундровые ландшафты.

Причины малого климатического оптимума средневековья:

1.Повышенная солнечная активность

.Редкие извержения вулканов

.Периодические колебания Гольфстрима, связанные с изменением солености океанской воды, которая в свою очередь зависит от изменений объемов ледников

6. Малый ледниковый период

После теплой эпохи наступило новое похолодание, которое получило название малого ледникового периода. Этот период продолжался с XIV до конца XIX в. Малый ледниковый период делится на три фазы.

Первая фаза (XIV-XV века)

Исследователи полагают, что наступление малого ледникового периода было связано с замедлением течения Гольфстрима около 1300 года. В 1310-х годах Западная Европа пережила настоящую экологическую катастрофу. После традиционно тёплого лета 1311 года последовали четыре хмурых и дождливых лета 1312-1315 годов. Сильные дожди и необыкновенно суровые зимы привели к гибели нескольких урожаев и вымерзанию фруктовых садов в Англии, Шотландии, северной Франции и Германии. Зимние заморозки стали поражать даже северную Италию. Прямым следствием первой фазы малого ледникового периода стал массовый голод первой половины XIV века.

Примерно с 1370-х годов температура в Западной Европе стала медленно повышаться, массовый голод и неурожаи прекратились. Однако холодное, дождливое лето было частым явлением на протяжении всего XV века. Зимой часто наблюдались снегопады и заморозки на юге Европы. Относительное потепление началось только в 1440-е годы, и оно сразу привело к подъёму сельского хозяйства. Однако температуры предшествовавшего климатического оптимума восстановлены не были. Для Западной и Центральной Европы снежные зимы стали обычным явлением.

Существенным было влияние малого ледникового периода и на Северную Америку. На восточном побережье Америки было чрезвычайно холодно, в то время как центральные и западные районы территории современных нам США стали настолько сухими, что Средний Запад превратился в регион пыльных бурь; горные леса полностью выгорели.

В Гренландии стали наступать ледники, летнее оттаивание грунтов становилось всё более кратковременным, и к концу века здесь прочно установилась вечная мерзлота. Выросло количество льда в северных морях, и предпринимавшиеся в последующие века попытки достигнуть Гренландии обычно заканчивались неудачей.

Вторая фаза (XVI век)

Вторая фаза ознаменовалась временным повышением температуры. Возможно, это было связано с некоторым ускорением течения Гольфстрима. Другое объяснение «межледниковой» фазы XVI века - максимальная солнечная активность. В Европе вновь было зафиксировано повышение среднегодовых температур, хотя уровень предшествовавшего климатического оптимума достигнут не был. В некоторых летописях даже упоминаются факты «бесснежных зим» середины XVI века. Однако приблизительно с 1560 года температура начала медленно понижаться. По-видимому, это было связано с началом снижения солнечной активности. 19 февраля 1600 года произошло извержение вулкана Уайнапутина, сильнейшее за всю историю Южной Америки. Считается, что это извержение было причиной больших климатических изменений в начале XVII века.

Третья фаза (условно XVII - начало XIX века)

Третья фаза стала наиболее холодным периодом малого ледникового периода. Пониженная активность Гольфстрима совпала по времени с наиболее низким после V в. до н. э. уровнем солнечной активности. После сравнительно тёплого XVI века в Европе резко снизилась среднегодовая температура. Глобальная температура понизилась на 1-2 градуса по Цельсию. На юге Европы часто повторялись суровые и продолжительные зимы, в 1621-1669 годах замерзал пролив Босфор, а зимой 1708-1709 годов у берегов замерзало Адриатическое море. По всей Европе наблюдался всплеск смертности.

Новую волну похолодания Европа пережила в 1740-е годы. В это десятилетие в ведущих столицах Европы - Париже, Петербурге, Вене, Берлине и Лондоне - отмечались регулярные метели и снежные заносы. Во Франции неоднократно наблюдалась снежная пурга. В Швеции и Германии, по свидетельствам современников, сильные метели нередко заметали дороги. Аномальные морозы отмечались в Париже в 1784 году. До конца апреля город находился под устойчивым снежным и ледовым покровом. Температура колебалась от -7 до -10 °C.

Причины малого ледникового периода:

1.Усиление активности вулканов, пепел которых затмевал солнечный свет

.Понижение солнечной активности

.Замедление Гольфстрима

7. Климат ближайшего будущего

Каким же будет климат? Одни считают, что на планете будет похолодание. Конец XIX и XX столетие - это передышка, подобная той, какая была в средние века. После потепления температура вновь понизится и наступит новый ледниковый период. Другие говорят, что температуры будут непрерывно повышаться.

В результате хозяйственной деятельности человека в атмосферу во все возрастающем количестве поступает углекислый газ, создающий тепличный эффект; Окислы азота вступают в химические реакции с озоном, разрушают преграду, благодаря которой существует на Земле не только человечество, но и все живое. Хорошо известно, что озоновый экран препятствует проникновению ультрафиолетового излучения, которое пагубно воздействует на живой организм. Уже сейчас в крупных городах и промышленных центрах повышена тепловая радиация. В ближайшем будущем этот процесс усилится. Тепловые выбросы, в настоящее время оказывающие влияние на погоду, в будущем будут интенсивнее воздействовать на климат.

Установлено, что в земной атмосфере прогрессивно снижается количество углекислого газа. В течение всей геологической истории содержание этого газа в атмосфере довольно сильно менялось. Было время, когда углекислого газа в атмосфере было в 15-20 раз больше, чем в настоящее время. Температура Земли в этот период была довольно высокой. Но стоило количеству углекислоты в атмосфере снизиться, как температуры понижались.

Прогрессивное снижение углекислого газа в атмосфере началось около 30 млн. лет назад и продолжается ныне. Расчеты показывают, что уменьшение атмосферной углекислоты будет происходить и в будущем. В результате снижения количества углекислого газа произойдет новое сильнейшее похолодание, наступит оледенение. Это может случиться через несколько сотен тысяч лет.

Это достаточно пессимистическая картина будущего нашей Земли. Но здесь не учитывается влияние хозяйственной деятельности человечества на климат. А оно настолько велико, что равноценно некоторым природным явлениям. В предстоящие десятилетия основное воздействие на климат будут оказывать, по крайней мере, три фактора: скорость роста выработки различных видов энергетики, главным образом тепловой; увеличение содержания углекислого газа в атмосфере в результате активной хозяйственной деятельности людей; изменение концентрации атмосферного аэрозоля.

В наше столетие естественная убыль атмосферной углекислоты не только была приостановлена в результате хозяйственной деятельности человечества, но в 50-е и 60-е годы начали медленно повышаться концентрации углекислого газа в атмосфере. Это было обусловлено развитием промышленности, резко возросшим количеством сжигаемого топлива, необходимого для выработки тепла и энергии.

Значительное влияние на содержание атмосферной углекислоты и формирование климата оказывают вырубки лесных массивов, продолжающиеся во все возрастающих размерах, как в тропических странах, так и в умеренном поясе. Уменьшение площади лесных массивов приводит к двум весьма нежелательным для человечества последствиям. Во-первых, сокращается процесс переработки углекислого газа и выделение растениями свободного кислорода в атмосферу. Во-вторых, при вырубке лесов, как правило, оголяется земная поверхность, а это приводит к тому, что солнечная радиация отражается сильнее и вместо нагревания и сохранения тепла в приземной части поверхность, наоборот, охлаждается.

Однако при прогнозе климата будущего надо исходить из реально существующих тенденций, вызванных хозяйственной деятельностью человека. Анализ многочисленных материалов по антропогенным факторам, воздействующим на климат, позволил советскому ученому М.И. Будыко еще в начале 70-х годов дать достаточно реалистический прогноз, согласно которому увеличивающаяся концентрация атмосферной углекислоты приведет к повышению средних температур приземной части воздуха к началу XXI в. Этот прогноз в то время был практически единственным, так как многие климатологи считали, что процесс похолодания, начавшийся в 40-е годы нынешнего столетия, будет продолжаться. Время подтвердило правильность прогноза. Еще 25 лет назад содержание углекислого газа в атмосфере составляло 0,029 %, но за прошедшие годы оно увеличилось на 0,004%. Эта, в свою очередь, привело к возрастанию средних глобальных температур почти на 0,5°C.

Каким образом распределятся температуры на земном шаре после повышения? Наибольшие изменения температуры приземной части воздуха будут происходить в современных арктическом и субарктическом поясах в зимний и осенний сезон. В Арктике средняя температура воздуха в зимний сезон возрастет почти на 2,5- 3°C. Такое потепление в области развития морских арктических льдов приведет к их постепенной деградации. Таяние начнется в периферических частях ледникового щита и медленно будет смещаться в центральные районы. Постепенно толщина льда и площадь ледяного покрова будут уменьшаться.

В связи с изменением температурного режима в ближайшие десятилетия должен стать другим и характер водного режима земной поверхности. Глобальное потепление на планете всего на 1° приведет к уменьшению количества осадков в значительной части степной и лесостепной зон умеренного климатического пояса примерно на 10-15 % и к увеличению примерно на такую же величину увлажненной зоны в субтропическом поясе. Причины такого глобального изменения заключаются в существенном изменении атмосферной циркуляции, которая происходит в результате уменьшения разности температур между полюсами и экватором, между океаном и континентами. В период потепления таяние льдов в горах и особенно в полярных областях вызовет повышение уровня Мирового океана. Увеличившаяся площадь зеркала водной поверхности будет оказывать сильное влияние на формирование атмосферных фронтов, облачности, увлажненности и в значительной степени повлияет на рост испаряемости с поверхности морей и океанов.

Предполагается, что в первой четверти XXI в. в тундровой зоне, которая к тому времени полностью исчезнет и заменится таежной, осадки в основном будут выпадать в виде дождей и общая сумма осадков намного превысит современные. Она достигнет величины 500-600 мм в год. Учитывая, что средние летние температуры в современной тундровой зоне повысятся до 15-20°С, а средние зимние - до минус 5-8 °С, эти области перейдут в пояс умеренного климата. Здесь возникнут ландшафты хвойных лесов (таежная область), но не исключена возможность появления зоны смешанных лесов.

При развитии потепления в Северном полушарии расширение географических или ландшафтно-климатических областей будет происходить в северном направлении. Сильно расширятся области равномерного и переменного увлажнения. Что же касается областей с недостаточным увлажнением, то смена температурного режима отразится на миграции областей пустынь и полупустынь. Увеличивающееся увлажнение в тропических и экваториальных областях вызовет постепенно сокращение пустынных и полупустынных ландшафтов. Они будут сокращаться на южных границах. Однако взамен этого произойдет расширение их к северу. Засушливые области как бы будут мигрировать к северу. Предполагается также расширение в пределах умеренного пояса лесостепных и степных областей за счет сокращения зоны широколиственных лесов.

8. Влияние климата на развитие цивилизации

климат ледниковый докембрийский

Хозяйственная деятельность человека во многом зависит от климата и определяется им. На заре развития человеческого общества климат был одним из главных факторов, который определял выбор человеком мест обитания и охоты, мест собирания, а в дальнейшем и выращивание определенных продуктов питания и т.д. Климат оказывал влияние даже на развитие цивилизации. Так, в период потепления исландские поселенцы посылали своих колонистов на запад Гренландии. В результате похолодания колония в Гренландии пришла в упадок, а в дальнейшем усиление холода привело к уничтожению и основных колоний норманнов в Исландии.

Последовательное усиление засухи на территории Ближнего и Среднего Востока, происходившее в 1 тысячелетии до н.э., привело к уничтожению многих крупнейших для своего времени городов и поселений. Многие из них в дальнейшем оказались погребенными под слоем песка наступающих пустынь. Следовательно, изменение климата в ту или иную сторону приводило к весьма серьезным последствиям для развития цивилизаций.

Исторические данные дают огромный материал, свидетельствующий о том, что похолодание или засуха в древности приводили к резкому сокращению сельскохозяйственной продукции и в связи с этим периодически наступали голодные годы.

Согласно многочисленным оценкам климатологов, изменяющийся климат может оказать влияние на производство продовольствия, как в региональном, так и в глобальном масштабе. Так, например, после второй мировой войны урожайность зерновых культур возросла вследствие внедрения новой технологии в обработке почвы, возделывания, правильного внесения необходимого количества удобрений, вывода новых засухоустойчивых и морозоустойчивых сортов и т.д. В последнее десятилетие мировое продовольственное производство росло на 3% в год главным образом за счет ввода новых площадей под сельскохозяйственные угодья. Но вместе с тем прирост продовольственного производства, происходивший в течение 60-х годов 20 в., резко снизился в начале 70-х годов и главным образом в 1972 г. в результате неблагоприятного влияния климатических аномалий.

Большое влияние оказывает климат на распределение водных и энергетических ресурсов. Не вызывает сомнения тот факт, что колебания климата выражаются и в изменении циркуляции атмосферы, общего количества атмосферных осадков, режима выпадения осадков и общего количества речного стока. Несмотря на то, что системы водоснабжения и водохранилища спроектированы с определенными запасами, учитывающими погодные изменения в связи с возможными изменениями режима выпадения атмосферных осадков в будущем, в регионах, расположенных в засушливом климате, могут возникнуть большие проблемы с водоснабжением населенных пунктов и промышленных объектов.

В определенной мере изменения климата, как в сторону похолодания, так и потепления в будущем внесут свои коррективы в выработку и потребление энергии. Невозобновляемость топливных ресурсов и неуклонное их сокращение с течением времени создают дополнительные проблемы, которые особенно рельефно выражаются при наступлении похолоданий.

Несмотря на столь очевидную зависимость хозяйственной деятельности человека от климата, технические средства, уровень развития науки и особенно рост технических возможностей в обозримом будущем могут сильно изменить характер воздействия климатических изменений.

Заключение

Рассматривая процесс формирования и развития климата Земли с исторической стороны, можно прийти к выводу о том, что в течение последних 600 млн. лет климат неоднократно с определенной периодичностью менялся. В соответствии с климатическими колебаниями происходило изменение природных условий, менялся состав атмосферы, развивалась органическая жизнь, расширялись ареалы обитания растений и животных. С течением времени возникали новые типы климата и неизвестные раннее ландшафтно-климатические условия.

Многочисленные исследования климатологов разных стран свидетельствуют о том, что хозяйственная деятельность человека, связанная с сжиганием ископаемого топлива во все возрастающем количестве, а также сокращение лесных массивов в конечном счете приведут к изменению химического состава атмосферы. Можно ожидать, что в ближайшие десятилетия концентрация углекислого газа в атмосфере возрастет до полутора, а в первой четверти 21 века - почти в 2 раза по сравнению с современной эпохой. Для надежного прогнозирования, и, главное, для определения генерального направления хозяйственной деятельности человека в ближайшие десятилетия необходимо правильно представить себе не только характер или тенденцию изменения температуры, но и дать объективную характеристику ожидаемых изменений в природных условиях. Этому неоценимую помощь оказывает определение времени существования аналогичных климатических условий в геологическом прошлом и сопоставлении природных условий с предполагаемым в будущем.

Список первоисточников

1. Ясаманов Н.А. Занимательная климатология. 1989.

Ясаманов Н.А. Древние климаты Земли. 1985

Википедия - свободная энциклопедия. http://ru.wikipedia.org/wiki/Малый_ледниковый_период

Http://www.fio.vrn.ru/2004/7/index.htm

BBC «Климатические войны» (документальный фильм) 2008

Посмотрим теперь, что нам известно об изменениях климата в настоящем и относительно недавнем прошлом. Начнем с результатов инструментальных наблюдений. Данные по температуре воздуха за последние 100 лет удалось представить в виде кривых, осредненных по всему северному полушарию для широт умеренного пояса (рис. 1, а). Что же оказалось?

От года к году отмечаются сильные температурные, в несколько градусов, колебания. В этих колебаниях для температур и особенно осадков во многих районах наблюдается квазидвухлетняя

цикличность. Такую цикличность объясняют как эффект удвоения периодов годовых сезонных колебаний. Однако двухлетняя цикличность удерживается лишь 5-7 лет. Затем происходит перебой - аномалии одного знака два раза подряд, после чего цикличность восстанавливается вновь на 5-7 лет. Эта цикличность наиболее четко проявляется в смене направления циркуляции в нижнем слое стратосферы в экваториальном поясе - с западного на восточное и обратно. Поэтому и фазы циклов получили название «западная» и «восточная», хотя, если принять гипотезу о резонансе с сезонными колебаниями, правильнее было бы говорить о «зимней» и «летней» фазах и ожидать сдвига циркуляции в течение соответствующих лет к зимнему или летнему типам.

Наряду с сильными межгодовыми существуют меньшие, но устойчивые изменения между климатическими эпохами длиной порядка 30 лет. Их амплитуда - доли градуса, но речь идет о средних за десятки лет на площади в десятки миллионов квадратных километров. В 1960-1980-е годы в умеренном поясе и, по-видимому, на всей Земле произошло небольшое похолодание относительно предыдущих десятилетий 1930-1950-х годов. Но температуры на земном шаре в современную эпоху в среднем на 0,5° выше, чем в начале XX столетия. В сравнении с предыдущими десятилетиями намного усилилась изменчивость условий погоды.

Это, как показал советский климатолог профессор Б. Л. Дзердзеевский, отражает изменения типа циркуляции атмосферы. Если возмущения поля давления - циклоны и антициклоны - передвигаются вдоль широты, а вместе с ними перемещаются и воздушные массы, то мы говорим о зональной форме циркуляции. Если же широтная полоса атмосферных фронтов разрывается, а циклоны и воздушные массы смещаются по меридиану между широтами, то следует говорить о меридиональной форме циркуляции. Усиление меридиональной циркуляции приводит к частым северным и южным вторжениям и усиливает изменчивость погод. На рис. 1, б отражена повторяемость зональной и меридиональной форм циркуляции. Из сопоставления с температурной кривой (см. рис. 1, а) видно, что в умеренных широтах в среднем за год зональная циркуляция сопровождалась потеплением, а меридиональная - похолоданием. Заметно также, что в начале века и в последние десятилетия меридиональная циркуляция повторялась чаще, а в середине века - реже, чем в среднем за столетие.

Подобное учащение перемен погоды (рост частоты аномалий) в современную эпоху - не исключение. Анализ разрозненных метеорологических данных позволяет предполагать большие аномалии и в прошлом. Вспомним «Евгения Онегина»: «Снег выпал только в январе, на третье… (т. е. на пятнадцатое по новому стилю) в ночь». И произошло это где-то в Твери.

Заглянем глубже в прошлое. Сведения о погодных явлениях содержатся в исторических документах. Летописцы сообщают о засухах, наводнениях, морозах, полегании хлебов от дождей. В Москве уже с 1650 г. караульные стрельцы Приказа тайных дел Московского Кремля вели записи о погодных явлениях по балльной системе («мороз не велик», «морозец», «мороз», «великий мороз», «мороз непомерно лют»). Известно 2000 таких записей. Сохранилось 7000 походных журналов эпохи Петра Первого, содержащих также записи о погоде. Сотрудником Института географии АН СССР М. Е. Ляховым сделана попытка количественной интерпретации летописей. Разность холодных и теплых аномалий за обозримый период он связал со средними температурами и осадками и по разности аномалий восстановил эти средние осадки и температуры по сезонам для Центральной России и Киева с 1200 г.

Другой пример. В Японии известны даты цветения вишни за последние 1100 лет. Они испытывали колебания по годам в десятки дней, но и в среднем, например, в XI!-XIV в. вишня зацветала на 6 дней позже, чем в IX-X веках. Потепление в IX-X вв. охватило все северное полушарие. Известны исторические данные об уменьшении в это время льдов в Северной Атлантике (плавания Эрика Рыжего и его сына до Америки), смещение земледелия на север вплоть до Гренландии. Уменьшалась ледовитость и в XVI в., когда западноевропейские путешественники проникли на крайний север Западной Сибири и основали здесь богатый город Мангазею. Новое уменьшение ледовитости пришлось на середину XX в., создав благоприятные условия для развития Северного морского пути. И наоборот, ледовитость увеличивалась, а земледелие в Европе отступало к югу в холодные эпохи XIII-XIV и XVII-XIX вв. В теплый же XVI в. Москва снабжалась хлебом из вологодчины, а не с Поволжья и Черноземья, как впоследствии. В XII в. славились английские вина, виноделие распространялось до северной Германии. Затем северная его граница резко отступила. Однако, например, в Саксонии оно процветало и в XVI в. и вновь зарождается в XX в., т. е. в века потеплений. Список таких исторических примеров можно продолжать долго.

О многих изменениях природы, вызванных колебаниями климата, мы можем судить не по историческим документам, а по «записям», оставляемым самой природой. Высоко в горах и в полярных странах сохраняются ледники - скопления льда из выпадающего там снега, не успевающего стаять за короткое лето. Наблюдения за инструментальный период показывают, что колебания «языков» ледников связаны с изменением типов циркуляции атмосферы и средней температуры воздуха (рис. 1, в). Действительно, доля наступавших ледников в Альпах, которая была значительной в холодный период начала XX в., оказалась ничтожной при потеплении середины века и снова увеличилась в последние десятилетия.

Значит, и по данным о наступании ледников в прошлом мы можем судить о прежних климатических условиях. Следы ледников - морены - иногда удается датировать по радиоуглеродному возрасту находящихся в них или перекрытых ими древесных стволов, остатков торфа или другой органики (метод состоит в измерении относительной концентрации радиоактивного изотопа углерода 14 С в образцах органических материалов. Животные и растения, части которых представлены в образцах, при жизни ассимилировали 14 С из атмосферы, а после смерти, прекратив углеродный обмен с окружающей средой, постепенно теряют его вследствие распада. Период полураспада радиоуглерода равен 5570+30 лет, в связи с чем этот метод применим к отложениям, возраст которых лежит в интервале от 500 до 40 тыс. лет). Дополнительные данные о возрасте морен, образованных за последние 700-1500 лет, получают по диаметру «пятен» (слоевищ) некоторых видов лишайников, растущих столетиями на камнях. Далекие от нынешних ледников морены имеют возраст более десятка тысяч лет и относятся, следовательно, к ледниковой эпохе, а ближайшие к ледникам морены датируются XVII- XX, XIII и I-11 вв. (но очень редко промежуточными датами). Очевидно, именно на эти периоды приходились стадии наступания ледников, а следовательно, они были холодными и (или) богатыми снегом.

Однозначно разделить вклад похолоданий или роста осадков в продвижение ледников на основании только наблюдений за ними невозможно. Но есть и другой признак изменений климата - ширина, плотность, изотопный состав древесных колец. Все эти характеристики зависят от климатических условий, собственного возраста, здоровья, местных условий питания, освещенности дерева и т. д. Климатический вклад выделяется при осреднении данных по многим деревьям или на отдельных деревьях-великанах, выживших благодаря оптимальным местным условиям.

Совмещение характерных аномалий ширины или плотности колец на разных деревьях позволяет составить типовые «дендрохронологические» шкалы за тысячи лет. Сложен вопрос об их климатическом истолковании. Так же как и рост ледников, прирост деревьев может зависеть от колебаний и тепла и влаги. Но в целом к теплу более чувствительны деревья, растущие в условиях его дефицита, т. е. у полярной или верхней (в горах) границы леса. К влаге же чувствительны деревья, растущие в условиях ее дефицита, - в Евразии на южной, степной границе леса.

Наконец, источником информации о климатических условиях прошлого служит состав растительных остатков (семян, пыльцы и др.), сохраняющихся в отложениях озер и торфяников. Колебания доли влаго- и сухолюбивых, теплолюбивых и морозоустойчивых растений указывают на соответствующие изменения климата. Сходство наборов видов растений, определяемое по составу пыльцы, собранной в древних отложениях, с их набором в современной растительности других местностей указывает на сходство климата прошлого с современным климатом там, где такие растения живут теперь. О количестве осадков в прошлом судят и по степени разложения торфа в его глубоких слоях.

Все перечисленные здесь методы восстановления климата, взятые в отдельности, недостаточно надежны. Но если применение нескольких методов дает согласные результаты, такая надежность намного возрастает. Кривые изменения состава пыльцы, ширины древесных колец, числа упоминаний об аномалиях климата в летописях, изотопного состава льда для северной половины европейской территории СССР за последнее тысячелетие согласно свидетельствуют об основных климатических изменениях. Начало тысячелетия отмечалось потеплением более сильным, чем в нашем столетии, затем в XII-XV вв. последовало похолодание, в XVI в. новое потепление, сравнимое с современным, в XVII-XIX вв. - новое похолодание, когда обычным стало передвижение на коньках по редко замерзающим ныне голландским каналам, а в XX в. - новое потепление.Эпоху XIII - XIX вв. нередко называют «малым ледниковым периодом», хотя фактически было два холодных периода, разделенных теплым XVI столетием.

Исходя из анализа изменений климата за последнее тысячелетие, можно считать, что потепление XX в. подходит к концу. Оно не является исключительным, и поэтому его нельзя приписывать росту индустриализации. Вековые колебания климата за 1000 лет составляли около 1,5-2,0°С, что отвечает колебаниям границ природных зон и условий земледелия на 200-300 км по широте или на 250-300 м по высоте в горах. В начале нашей эры в холодную эпоху Ливия служила хлебной житницей древнего Рима.

Таким образом, вековые колебания климата в прошлом происходили так же, как и в наше время, и они влияли не только на хозяйство, но и на ход истории.

На протяжении всего тысячелетия не обнаружено ясного тренда в изменениях климата, который колебался около некоторого среднего, что свидетельствует о постоянстве условий на суше за это время. Вспомним, что ветра в Средиземноморье не изменились со времен плавания Одиссея, т. е. за 3000 лет. Распашка лесов зашла достаточно далеко и 1000 лет назад, о чем можно судить, например, по большой плотности земледельческих культур поздних «дьяковцев» на месте Москвы 1500 и более лет назад (Дьяковцы - культура, выделенная по раскопкам у села Дьяково в Москве около Коломенского). Наконец, в последнее тысячелетие не замечено правильных колебаний климата. Эти колебания отражают случайные аномалии стационарного процесса, причем их энергия возрастает с ростом периода подобно амплитуде колебаний молекул в броуновском движении.

Однако, как мы уже говорили, судя по геологическим данным, климат не остается стационарным вечно. Если колебания климата в силу обратных связей приводят к изменению влияющих на него факторов, например, к расширению заснеженных площадей и появлению ледниковых покровов на равнине, стационарность климата нарушается, он попадает в неустойчивое состояние, чреватое климатическими катастрофами, т. е. переходами из одного устойчивого стационарного состояния в другое. Такое же неустойчивое состояние может быть вызвано и резким внешним вмешательством - астрономической катастрофой или ядерной войной.

Случайность очень важных для человечества колебаний климата делает крайне затруднительным их определенный прогноз с указанием даты и размаха. Такой прогноз станет возможным только на основе достаточно полного моделирования климатической системы, по оценкам экспертов, лишь примерно через 50 лет, хотя попытки такого моделирования с учетом отдельных факторов уже делаются. Зато случайный характер колебаний делает возможным вероятностный прогноз - оценку вероятности тех или других аномалий климата на основе его изученной истории. Внедрение такого прогноза в практику планирования народного хозяйства так, как это уже сделано с вероятностным прогнозом речного стока, - дело ближайшего будущего.

Пределы вероятностному прогнозу кладутся допущением о неизменности факторов, формирующих климат и его изменения. Учет физических основ климата и их изменений может коренным образом повлиять на вероятностный прогноз.