Климатические условия в прошлом

На три градуса теплее было в последний раз на Земле более 100 000 лет назад. В Центральной Европе тогда было так же тепло, как теперь в Африке. Через дубовые леса на севере Европы пробирались стада слонов, в реках плескались бегемоты, на берегах отдыхали львы – все это документально доказывают кости этих животных, найденные палеонтологами, и рисунки в пещерах на юге Франции.
Любопытно, что те же три градуса, только со знаком минус, разделяют наше время и последний ледниковый период, освободивший Европу 10 000 лет назад. Тогда половину Европы покрывал ледовый панцирь, уровень океана был на 120 м ниже, чем теперь, животный мир – сродни теперешнему арктическому. В истории человека этот период отмечен распадом только что сложившихся крупных объединений людей – небольшие группы легче перемещались и успешнее охотились. Люди вынуждены были отступать к югу. Есть много признаков того, что поворот к холодному климату стал повивальной бабкой для Homosapiens – заставил людей больше думать и работать.
Заглянем в прошлое еще глубже. Пять миллионов лет назад Гималаи выросли так, что изменили направление ветров. Почти высохло Средиземное море. В Северном полушарии стало холоднее, а почва получала мало влаги – дожди не были редкостью. В центре Африки ранее пышные леса поредели, зато саванна раскинулась во всю ширь. Добывать пищу стало труднее.
Когда 10 000 лет назад окончилось последнее оледенение, растаяли гигантские массы льда, уровень Мирового океана поднялся на сто с лишним метров. Человечество буквально захлебывалось – ведь большинство людей жило на берегах морей, занимаясь в основном рыболовством. Возможно, эта невиданная катастрофа нашла отражение в библейском сказании о потопе. Воспоминания о невиданном наводнении есть в преданиях и мифах многих народов. Уцелевшие в этой катастрофе были вознаграждены очень мягким и теплым климатом. Там, где сейчас лежат мертвые пески Сахары, в те времена росли маслины, кипарисы, лавр. Через Северную Африку текли полноводные реки. В Месопотамии и Египте закладывались первые древнейшие цивилизации, которым мы удивляемся и ныне.
Окончание ледникового периода ознаменовалось стабильностью климата – средняя температура на планете с тех пор не отклонялась больше чем на один градус. Но изменения даже в столь малых пределах сказались на судьбе человечества. По мнению многих научных авторитетов, минимальное охлаждение послужило причиной великого переселения народов, а позже – и нашествия монголов. С другой стороны, повышение температуры на полградуса позволило кельтам в Шотландии заниматься виноградарством, а викинги разводили скот на зеленых лугах Гренландии. «Средневековая весна» – от 800 до 1300г. – позволила европейцам возвести великолепные готические храмы: Нотр-Дам в Париже, соборы в Реймсе, в Солсбери и других городах.
Но вот новый поворот климата. В 1212г. погибло около 300 000 голландцев в результате внезапно разразившейся бури, которая вызвала наводнение. Снижение среднегодовой температуры только на один градус привело к тому, что Европа и многие районы других континентов погрузились на несколько веков в так называемое «малое оледенение» (оно закончилось в середине прошлого века). Лето в этот период было дождливым, зима холодная, во многих до тех пор плодородных местах не вызревали хлеба, растения болели – на ржи появились грибы-паразиты. Люди, потреблявшие хлеб из такого зерна, заболевали вялостью мускулатуры. Начался страшный голод. Средняя продолжительность жизни сократилась на 10 лет. Многие селения вымирали, города опустели. Предполагается, что именно такие условия способствовали эпидемиям чумы, не раз опустошавшей села и города. Европа потеряла примерно 25 млн жителей. И многие исследователи связывают эти жертвы с изменениями климата.

Долгосрочные прогнозы

Результаты исследований, полученные с использованием математических компьютерных моделей, не оставляют сомнения в том, что если выбросы в атмосферу сохранятся на прежнем уровне, первым пострадает от большой жары юг. Там станет еще суше, чем теперь. Повышение температуры на два градуса уменьшит и без того скупые осадки на 10%. Пруды высохнут, почва растрескается, возникнут пустыни в Южной Испании, в части Греции, на Среднем Востоке, не говоря уже о захвате африканскими пустынями новых тысяч квадратных километров ныне еще живых мест. В южных штатах США будут господствовать условия, характерные сегодня для пустынь Аризоны и Невады.
На севере станет теплее и более влажно. Германия, например, приблизится по климатическим условиям к теперешней Италии. На месте вечной мерзлоты в Сибири смогут расти обширные поля пшеницы, а на островах Балтики и Северного моря – тропические растения.
Значит ли это, что для Севера наступят райские времена? Климатологи не столь оптимистичны. Потепление будет сопровождаться частыми дождями, что в сельском хозяйстве не всегда благо, 120-летняя погодная статистика позволяет заключить, что в Северном полушарии произошло изменение пропорций между дождями и снегом. Европейцы должны будут свыкнуться с зимними дождями и с засушливым летом. Жителям Севера придется встретиться с новыми для них инфекциями, до сих пор не покидавшими юга. Тропическая малярия, желтая лихорадка – эти болезни в последние годы расширили свои территории в Южной Америке, Азии и Африке. По подсчетам голландских ученых, в новых климатических условиях ежегодно до 80 млн жителей Севера могут стать жертвами опасных для жизни заболеваний, пришедших с Юга. По мнению американских медиков, столкновение населения северных широт с неизвестными ему болезнями – одна из серьезнейших проблем климатических перемен.
Вероятно, не останутся без изменения и отрасли промышленности, связанные с энергетикой. Уголь, газ, нефть должны потесниться, чтобы дать место таким источникам энергии, как солнечные лучи и ветер. Недаром советники Международного объединения инвесторов рекомендуют вкладывать средства не в традиционные энергетические и топливные отрасли, а в отрасли, связанные с солнечной и ветровой энергией. Вот аргументы, на которых строятся эти советы: в следующее двадцатилетие климатические перемены заставят индустриально развитые страны ввести высокие налоги на потребление энергии и поощрять энергосберегающие технологии. Возможно, государства введут ограничения на потребление энергии, особенно связанной со сжиганием топлива. Социальные последствия этих драматических перемен будущей жизни – это целая самостоятельная тема.
Кому парниковый эффект принесет пользу, а кому убытки, – на этот вопрос еще, пожалуй, никто не может ответить точно, хотя изменения климата – уже не научная гипотеза, не показания чувствительных лабораторных приборов, а явление, развертывающееся у всех на глазах. Западные специалисты отваживаются делать некоторые прогнозы. Северные государства – Россия и Канада – смогут увеличить производство пшеницы на 30%, тогда как, например, в таких южных государствах, как Пакистан или Бразилия, на те же 30% уменьшится урожай. Вернее сказать, что перемены климата ударят с одинаковой силой как по Югу, так и по Северу. Бури еще неведомой силы будут атаковать не только экватор, но и средние широты. Ученые прогнозируют шторм (циклон), которого еще не было на Земле: скорость ветра достигнет более 360 км/ч, и он, как кулак гиганта, будет способен сокрушить небоскребы Нью-Йорка или Токио. В считанные секунды такой шквал может уничтожить то, что создавалось поколениями людей, – ценности на сотни миллиардов долларов.
Особую настороженность климатологов вызывают тропические циклоны, образующиеся там, где температура океанской поверхности превышает 26 градусов. Раньше это были сравнительно небольшие поверхности, но при продолжающемся нагреве атмосферы области, порождающие циклоны, могут стать устрашающе большими. И тогда эти циклоны выйдут за пределы тропической зоны, станут появляться в океане у берегов Европы или в пределах Средиземного моря. Один такой циклон уже родился и достиг Ирландии, правда, в ослабленном виде.
Особенно часто посещают сейчас Европу зимние бури – континент не защищен горами вплоть до Урала. Раньше роль препятствия на пути сильных ветров с Атлантики играл антициклон, такой массивный, что он, как высокий хребет, рассекал ветры с океана и направлял на юг и на север. В последние годы этот антициклон из-за мягких зим стал слабым и не сдерживает ураганы с запада. Области низкого давления проникают в Центральную и Восточную Европу.
Могут стать ежегодными опустошительные наводнения такой же силы, какую они продемонстрировали весной 1997 г., затопив многие большие города Европы. Правда, некоторые специалисты одну из причин наводнений объясняют тем, что реки искусственно спрямлены и перегорожены плотинами и из-за этого потеряли привычные для них районы разливов. Есть и другая причина разгула водной стихии. Все чаще в Европе зимой идет дождь, а не снег. Многие возвышенности всю зиму остаются без снежных покровов. При потеплении снег тает не мгновенно, а постепенно, дождевая же вода скатывается в ложбины и русла без задержки.
Жители долин рек и морского прибрежья с развитием теплого климата неминуемо будут страдать от затоплений в любые времена года. Уже обсуждаются законы, запрещающие строительство в местах, подверженных стихийным катастрофам. Но такое законодательство годится для больших по площади стран. А что будет делать такая страна, как Бангладеш (с ее 115 млн жителей), расположенная в глубокой и протяженной долине реки Брахмапутры, сливающейся затем с Гангом (обе принадлежат к числу крупнейших рек планеты) ? К тому же вода будет не только поступать из верховьев реки, но и наступать со стороны моря.
Потепление климата поднимет уровень Мирового океана от полуметра до двух метров: за счет таяния ледников в горах, за счет уменьшения ледяной шапки Антарктиды, внесет свой вклад и температурное расширение воды. Наступающий океан в следующем столетии отнимет у суши по берегам примерно 5 млн кв. км – это половина площади Европы.
По подсчетам голландских ученых, защита от наступающего океана густонаселенных низменных берегов, приморских городов и портовых сооружений обойдется в целом миру без малого в 500 млрд долл. Оплатить столь большие расходы смогут, вероятно, лишь индустриальные страны, развивающимся странам они не по карману. Развитые страны могут выделить для защиты своих берегов 0,037% совокупного национального дохода. Жителям же, например, Мальдивских островов, где самая высокая точка возвышается всего на 3 м над уровнем океана, придется расплачиваться более чем третью валового национального дохода. Жители вынуждены будут переселиться в более надежное место.

Парниковый эффект

В результате многогранной деятельности человека в атмосфере возрастает содержание многих газов и газообразных примесей. Некоторые из них (в основном диоксид углерода и водяной пар) приводят к нагреванию поверхности Земли. Диоксид углерода и водяной пар пропускают идущий к Земле солнечный свет, нагревающий ее поверхность, и экранируют длинноволновое тепловое излучение Земли. Так возникает парниковый эффект.
Согласно полученным недавно данными с помощью французско-американского спутника «Топекс-Посейдон» уровень мирового океана в последнее время ежегодно поднимается на 1–3 мм. Предполагается, что это связано с общим потеплением климата, причем не только с таянием льдов, но и с термическим расширением воды.
Как показывают систематические наблюдения, в последние десятилетия появились признаки общей тенденции – климат на Земле теплеет. Ни одна экологическая проблема так не беспокоит ученых, как усиление парникового эффекта, ведущего к глобальному потеплению. Среди многих один эпизод в Антарктике особенно усилил такое беспокойство. В водах, омывающих шестой материк, кораблю впервые удалось пройти вокруг острова Джеймса Росса. До сих пор проливы там были закрыты монолитными льдами. Льдина площадью в 4,2 тыс. км2 откололась от остального массива льда: температура в этих местах на 2,5° превышала среднюю многолетнюю. Предполагается, что началось таяние южной полярной шапки планеты.
С течением времени температура поверхности нашей планеты колеблется, но прослеживается тенденция к ее повышению (см. рис. 10.2). Последние данные показывают, что 1996 год стал рекордным по потреблению ископаемого топлива (около 8 млрд т условного топлива). По сравнению с 1992 г. в 1997 г. было сожжено примерно на 500 млн т условного топлива больше, а следовательно, увеличился и выброс в атмосферу продуктов горения. В течение указанного времени концентрация оксидов в атмосфере существенно возросла. В 1996 г. температура на нашей планете понизилась на 0,08°. Однако в целом последнее десятилетие стало рекордным по нагреванию атмосферы за весь период метеорологического наблюдения за температурой.

Нагревание атмосферы может привести к ощутимому потеплению и, как следствие, к наводнению от таяния полярных ледников и превращению плодородных почв в пустыню. Такие прогнозы чаще всего связывают с диоксидом углерода, поглощающем солнечную энергию, хотя увеличение содержания в атмосфере других примесей – моноксида и диоксида азота, метана и других – также являются весьма ощутимо и приводит к потеплению.
В результате массового сжигания различного вида топлива и биомассы образуется громадное количество диоксида углерода. При восстановлении нормального состава атмосферы важное значение имеет биогеохимический круговорот углерода с участием растительности. Различные растения, в том числе и крупные лесные массивы, часто называемые легкими Земли, поглощают диоксид углерода и поставляют кислород, столь необходимый всему живому. Однако в наше время этим легким нанесены серьезные, опасные раны, и их необходимо залечивать. Только в период с 1980 по 1995 год истреблено 180 млн га леса. Это площадь такой страны, как Мексика! Правда, в тропических широтах рубка леса сейчас несколько замедлилась. В прошлом десятилетии было вырублено 15,5 млн га, в текущем десятилетии лишь чуть меньше – 13,7 млн га. Правда, посажен молодой лес – 3,4 млн га. Это, пожалуй, самый яркий пример экологической помощи природе со стороны людей. Подобного рода помощь, конечно должна быть активной и значительной.
Возникает ряд вопросов. Каковы будут последствия массового истребления лесов во многих странах на больших площадях? Могут ли твердые частицы и капельки жидкости, попадающие в атмосферу в результате деятельности человека, сократить доступ солнечной энергии и таким образом скомпенсировать потепление за счет увеличения содержания диоксида углерода, метана и других газов? Ответ на первый вопрос ясен: при массовом уничтожении растительности и в первую очередь лесов нарушится биогеохимический круговорот углерода. Ответ на второй вопрос требует дальнейших исследований.
Сравнительно большие концентрации сажи и других аэрозолей обнаружены в арктических районах. Образование таких аэрозолей, известных как «арктический туман», некоторые ученые связывают с возможными атмосферными последствиями испытания ядерного оружия. Гипотеза глобального похолодания – «ядерной зимы», обусловленной образованием сажи в процессе ядерного взрыва, заключается в том, что при достаточно большом количестве сажи в атмосфере возможно затемнение солнечного света, что повлечет за собой снижение температуры и, как следствие, вымерзание посевов в летнее время. Процессы похолодания, вероятно происходят, но все таки в последние десятилетия преобладает глобальное потепление.
Активная промышленная деятельность ведет к непрерывному возрастанию концентрации диоксида углерода в атмосфере: в XX в. она возросла на 20%. Если сохраняться современные темпы роста промышленного производства, то к 30-м годам, наступающего столетия концентрация углекислоты в атмосфере удвоится. Как же все это может сказаться на продуктивности биоты – исторически сложившихся комплексов живых организмов? Предполагается, что общая продуктивность биоты практически не измениться, но произойдет ее перераспределение по различным географическим зонам. Так резко возрастет засушливость районов Средиземноморья, полупустынь и опустыненных саванн в Африке, кукурузного пояса США. Пострадает и наша степная зона. Урожаи здесь могут снизиться на 15–20, даже на 30%. Зато резко возрастет продуктивность таежных зон и тех районов, которые мы называем Нечерноземьем. Земледелие может продвинуться на север.
Нынешние оценки глобального экологического состояния нашей планеты носят дискуссионный характер. Окончательные выводы делать очень опасно. Так, например, по некоторым расчетам, к началу следующего столетия средняя температура планеты должна повыситься на 0,5–0,6 градуса. Но ведь и естественные температурные изменения могут составлять плюс-минус один градус. Климатологи до сих пор спорят: является ли наблюдаемое потепление естественным процессом, или это проявление усиливающегося парникового эффекта. Парниковый эффект существует – это бесспорно. Учитывать его безусловно надо, но говорить о неизбежности трагедии не следует. Человек может еще очень многое предпринять и смягчить последствия происходящего.
В отличие от проблем загрязнения локального характера глобальные проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды, носят международный характер и их успешное решение требует совместных усилий, вне зависимости от различных политических, социальных, культурных и других воззрений.

Кислотные осадки

Кислотные осадки – один из ощутимых источников загрязнения окружающей среды. Кислотные соединения – преимущественно производные оксидов серы и азота. Они образуются естественным образом во время грозы, при извержении вулканов, в результате жизнедеятельности бактерий. Но все же основной источник оксидов серы и азота – выбрасываемые газы автомобильного транспорта, теплоэлектростанций, различных плавильных печей и т. п.
Систематические наблюдения показывают, что в некоторых местах выпадают осадки, приближающиеся по кислотности к столовому уксусу. Масштабы ущерба от кислотных осадков остаются пока предметом дискуссий, но ясно, что они огромны. Выявляются новые формы проявления таких осадков. Если вначале оценивался вред, приносимый кислотными дождями преимущественно озерным и речным экосистемам, то в дальнейшем стали анализироваться и учитываться и такие последствия кислотных осадков, как повреждение зданий, мостов и других сооружений. Труднее всего оценить непосредственное влияние кислотных осадков на здоровье человека. Особенно большой вред наносится озерам, вода которых не содержит щелочных соединений, способных нейтрализовать кислотные осадки. В результате образуются растворы ионов таких металлов, как алюминий и марганец, что влечет за собой подавление роста растений и водорослей, а в некоторых случаях и сокращение или вообще исчезновение популяций рыб. Кислотные осадки приводят к значительному снижению плодородия почвы. В результате окисления почвы резко снижается урожайность культурных растений. Нейтрализация почвы требует существенных материальных и энергетических затрат.
Сравнительно высокий уровень кислотных загрязнений дают электростанции, потребляющие уголь, содержащий серу большой концентрации.
Содержащаяся в угле сера окисляется в газообразный диоксид и в таком виде выбрасывается из дымовых труб. Перемещаясь в атмосфере, диоксид медленно реагирует с водой, образуя серную кислоту. Образовавшийся таким образом серный кислотный осадок может выпасть на почву не только рядом с потребителем угля, но и унестись ветром за сотни километров от него.
Образование оксидов азота, их химическое превращение и выведение из атмосферы – довольно сложный процесс. Азот и кислород, нагреваемые до высоких температур в силовых установках, доменных печах и автомобильных двигателях, превращаются в моноксид азота NО, который, вступая в реакцию окисления, образует диоксид NО2, а иногда и азотную кислоту HNO3.
Развитие химии атмосферы и окружающей среды, внедрение высокочувствительных приборов для определения примесей в воздухе, изучение кинетики и динамики основных атмосферных реакций и создание новых эффективных методов, позволяющих сократить вредные выбросы, приводящие к кислотным осадкам, – вот те важнейшие задачи, от успешного решения которых зависит сохранение естественного состояния окружающей среды.
Кислотные осадки вне зависимости от их природы могут распространяться на сравнительно большие расстояния от их источника.
Химический анализ состава атмосферы, внедрение высокочувствительных приборов для определения примесей в воздухе, изучение кинетики и динамики основных атмосферных реакций и создание новых эффективных методов, позволяющих сократить вредные выбросы, приводящие к кислотным осадкам, – вот те важнейшие задачи, от успешного решения которых зависит сохранение естественного состояния окружающей среды.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: