Дипломная работа: Зміна клімату проблема парникового ефекту
Але наскільки правдоподібні ці проекти ? Зробленої вважається модель, якщо при введення інформації про кліматичних умов на Землі кілька сотень років тому вона видає точний опис сьогоднішнього клімату. Дуже рідко сьогоднішні моделі видають результат порівнянний зі справжнім глобальним кліматом без різних неточностей.
Від частини це пояснюється тим, що тільки самі потужні комп'ютери можуть упоратися із цим завданням. А від частини - тим, що некоторые аспекти кліматичної зміни не до кінця вивчені. Творці моделей попереджають, що їхні створення ще не досить досконалі, щоб визначати детальний ефект у конкретних регіонах. Моделі розбивають всю поверхню Землі на квадрати зі стороною звичайно 200 км, але такі фактори як океанічні бури, шторм і хмарна активність діють на значно менших ділянках. У цих випадках моделі можуть визначати зразковий результат.
Комп'ютерні моделі звичайно проектують парниковий ефект у далекому майбутньому, і вони усе краще й краще пристосовуються до швидко зростаючого обсягу знань людства. До того ж неймовірно складно правильно врахувати вплив людини на всесвітні коливання клімату.
Згідно Кевину Тренберту, провідному американському спеціалістові в Національному центрі атмосферних досліджень у Колорадо, всі комп'ютерні моделі пророкують глобальне потепління, але вони можуть визначити тільки межі зміни температури. Потепління може скласти один градус Цельсия в цьому столітті, або воно може бути в більш ніж у три рази більше. «Використання таких моделей - це важливий і незамінний інструмент, - говорить Тренберт, - але вони не можуть вирішити проблему парникового ефекту».
Вплив диоксида вуглецю на інтенсивність парникового ефекту
Багато чого ще повинне бути вивчене про круговорот вуглецю й ролі Світового океану як величезного сховища вуглекислого газу. Як було сказано вище, людство щороку додає 7 мільярдів тонн вуглецю у формі З2 до наявних 750 мільярдів тонн. Але тільки біля половини наших викидів – 3 мільярди тонн – залишаються в повітрі. Це можна пояснити тим, що більша частина З2 використовується земними й морськими рослинами, ховає в морських осадових породах, поглинається морською водою або по іншому абсорбується. Із цієї великої частини З2 (близько 4 мільярдів тонн) океаном поглинається біля двох мільярдів тонн атмосферного диоксида вуглецю щороку.
Все це збільшує число не отвеченных питань: Як саме морська вода взаємодіє з атмосферним повітрям, поглинаючи З2 ? Скільки ще вуглецю можуть поглинути моря, і який рівень глобального потепління може вплинути на їхню ємність ? Яка здатність океанів поглинати й зберігати тепло, затримане зміною клімату ?
Роль хмар і суспендованих часток у повітряних потоках, називаних аерозолями не просто врахувати при побудові кліматичної моделі. Хмари затінюють земну поверхню, приводячи до похолодання, але залежно від їхньої висоти, щільності й інших умов, вони так само можуть затримувати тепло, відбите від земної поверхні, підвищуючи інтенсивність парникового ефекту. Дія аерозолів також цікаво. Деякі з них змінюють водяну пару, конденсуючи його в маленькі крапельки, що утворять хмари. Ці хмари дуже щільні й затінюють поверхня Землі тижнями. Тобто вони блокують сонячне світло, поки не випадуть із опадами.
Комбінований ефект може бути величезний: виверження вулкана Пинатуба в 1991 у Філіппінах викинуло в стратосферу колосальний обсяг сульфатів, що з'явилося причиною всесвітнього зниження температури, що тривало два роки.
Таким чином, наші власні забруднення, викликані, головним чином, спалюванням серосодержащего вугілля й масел, можуть тимчасово згладити ефект глобального потепління. Фахівці оцінюють, що протягом ХХ століття аерозолі знизили обсяг потепління на 20 %. Загалом, температура піднімалася з 1940-х, але з 1970 року знизилася. Ефект аерозолів може допомогти пояснити аномальне похолодання в середині минулого століття.
В 1996 році викиди вуглекислого газу в атмосферу склали 24 мільярда тонн. Дуже активна група дослідників заперечує проти думки про те, що однієї із причин глобального потепління є діяльність людини. На її думку, головне полягає в природних процесах зміни клімату й підвищенні сонячної активності. Але, за словами Клауса Хассельмана, керівника Німецького кліматологічного центра в Гамбурзі, тільки 5 % можна пояснити природними причинами, а інші 95 % - це техногенний фактор, викликаний діяльністю людини.
Деякі вчені також не зв'язують збільшення обсягу З2 з підвищенням температури. За словами скептиків, якщо винити в підвищенні температури збільшення викидів З2 , то температура повинна була піднятися протягом післявоєнного економічного буму, коли викопне паливо спалювалося у величезних кількостях. Однак Джерри Мэлмен, директор Геофізичної лабораторії динаміки рідин, обчислив, що збільшення використання вугілля й масел швидко збільшило зміст сірки в атмосфері, викликаючи похолодання. Після 1970 року термічний ефект довгого життєвого циклу З2 і метани придушив швидко, що розпадаються аерозолі, викликаючи підвищення температури. Таким чином, можна укласти, що вплив диоксида вуглецю на інтенсивність парникового ефекту величезне й незаперечно.
Однак парниковий ефект, що збільшується, може не бути катастрофічним. Справді, високі температури можуть вітатися там, де вони досить рідкі. З 1900 року найбільше потепління спостерігається від 40 до 70 0 північної широти, включаючи Росію, Європу, північну частину США, де раніше всього починалися промислові викиди парникових газів. Більша частина потепління ставиться до нічного часу, насамперед, через збільшення хмарного покриву, що затримував вихідне тепло. Як наслідок посівний сезон збільшився на тиждень.
Більше того парниковий ефект може бути гарною новиною для деяких фермерів. Висока концентрація З2 може мати позитивний ефект на рослини, тому що рослини використовують вуглекислий газ у процесі фотосинтезу, перетворюючи його в живу тканину. Отже, більше рослин означає більше поглинання З2 з атмосфери, сповільнюючи глобальне потепління.
Це явище було досліджено американськими фахівцями. Вони вирішили створити модель миру з подвійним змістом З2 у повітрі. Для цього вони використовували чотирнадцятилітній сосновий ліс у Північній Каліфорнії. Газ нагнітався через трубки, установлені серед дерев. Фотосинтез збільшився на 50-60 %. Але ефект незабаром став зворотним. дерева, Що Задихаються, не справлялися з таким обсягом вуглекислого газу. Перевага в процесі фотосинтезу було загублено. Це ще один приклад як людські маніпуляції приводять до несподіваних результатів.
Але ці невеликі позитивні аспекти парникового ефекту не йдуть ні в яке порівняння з негативними. Взяти хоча б досвід із сосновим лісом, де обсяг З2 був збільшений удвічі, а до кінця цього століття прогнозується збільшення концентрації З2 у чотири рази. Можна представити якими катастрофічними можуть бути наслідку для рослин. А це у свою чергу підвищить обсяг З2 , тому що чим менше рослин, тим більше концентрація З2 .
Глобальне потепління
Значимість потепління, певна американськими вченими, може спонукати розповсюджену катастрофу. По-перше, потепління викличе збільшення концентрації водяної пари в атмосфері (на 6 % більше з кожним градусом підвищення температури), що викличе збільшення опадів і можливо більшу напруженість погоди, у загальному.
Хоча частота дощів і снігопадів може збільшитися, найбільш очікуваний ефект, що полягає в тім, що середні коливання опадів можуть бути ще більш вираженими, як затверджує Томас Карл, американський фахівець в області зміни клімату. У місцевостях, схильних до затоплень і водним эрозиям, прогнози будуть жахливими. Збільшення опадів буде вкрай нерівномірно, затопляючи найбільш вологі території, зробить сухі місцевості ще більш посушливими.
(см. додаток № 2)
На додаток Карл припускає, що теплові хвилі можуть стати ще серйозніше там, де місцевість має маленький шанс остудиться вночі. Триградусне підвищення середньої температури збільшить можливість виникнення небезпечних теплових хвиль (вище 35 0 С) у середніх широтах від одного разу в 12 років до одного разу в 4 роки.
Такі жорстокі картини стають усе більше й більше правдоподібними. Існує одностайна згода, що глобальна середня температура підвищилася на підлогу градуса Цельсия з кінця XVIII століття, і 13 самого жаркого років спостерігалися після 1980 року. За деякими оцінками 1997 був самою печенею. Це незаперечний доказ, що людство причетне до глобального потепління.
Ще потепління може бути частиною природного циклу коливань середньої температури, що змінювалася в межах 6 0 С за останні 150 000 років. Кліматичні коливання протягом тисячоріч залежать від періодичних змін сонячної активності, орбіти й нахилу Землі, тобто від кількості тепла, поступаемого на Землю.
Обертання Землі не зберігає постійну позицію стосовно Сонця. В 1930-х сербський математик Милутин Миланкович установив, що існує залежність між трьома основними циклами руху Землі і її кліматом: 100 000-літній цикл земної орбіти, 41 000-літній цикл нахилу земної осі, 23 000-літній цикл розгойдування земної осі.
Ефект цих циклів можна постежити за графіком зміни обсягу крижаних покривів щодо сонячного висвітлення, що збільшувався, коли інтенсивність сонячного висвітлення падала, дозволяючи сніжному покриви продовжувати період танення й накопичуватися згодом.
Згідно із цими циклами ми зараз перебуваємо в середині періоду похолодання. А в цей час спостерігається підвищення температури, як якби ми перебували в період потепління.
Доказу цих кліматичних змін були взяті зі складу льоду, добутого з надр древніх льодовиків Гренландії й Антарктиди й серед останків морських організмів в осадових породах на морському дні.
Підвищення й зниження температури за останні 750 000 років було також досліджене шляхом аналізу древнього тибетського 300 метрового льодовика – найбільшого в середніх широтах. Зразки льоду були зібрані з різних глибин. У кожному зразку був обмірюваний зміст особливого ізотопу кисню 18 О. Чим більше був його зміст, тим вище була температура у відповідному періоді.
На основі цього дослідження був побудований графік. Отримана температура була накладена на графік коливання інтенсивності сонячного висвітлення, згідно 100 000-літньому циклу Миланковича.