Проблемы изменения климата

Климат Земли — продукт взаимодействия внешних астрофизических и небесно-механических факторов с внутренними геосферными свойствами. Внешние факторы включают: излучение Солнца, взаимное расположение Земли и Солнца, ориентацию земной оси относительно плоскости ее орбиты. Внутренние формируются главным образом атмосферой, океаном, поверхностью суши и криосферой. В результате взаимодействия многочисленных факторов образуется определенного вида геосистема, непосредственно «порождающая» климат.

В науке о климате (климатологии) выясняется генезис климата (климатообразования) в результате климатообразующих процессов; проводится описание климатов различных областей земного шара, их классификация; изучение климатов исторического и геологического прошлого (палеоклиматов). В последнее время актуальной стала задача прогноза изменения климата.

Известно, что у каждой местности имеется свой климат. Он определяется с помощью систематических многолетних (от десятков до сотен лет) наблюдений за режимом погодных условий и годовых амплитуд климатообразующих факторов. При изучении климатов прошлых эпох анализируются фрагменты осадочных пород на суше и на морском дне или ледового покрытия, имеющие временные циклы от 1000 до 10 000 лет.

С точки зрения математиков, существует некоторая достаточно полная совокупность 1, 2, …, N, включающая в себя температуру, давление, влажность воздуха, его плотность, концентрацию аэрозолей, а также приходящий поток лучистой энергии. Фактические данные о значениях перечисленных переменных и составляют основу описания климата.

Предполагается, что в заданной области трехмерного пространства U в пределах отрезка времени [t_{y t₂] совокупность выбранных метеорологических переменных {у_1у у₂,…, у_Лг} будет изменяться во времени определенным образом: Ум=/м (х, t). Здесь х принадлежит U и является точкой пространства, a t принадлежит рассматриваемому отрезку времени [t_{y t₂ и является одним из его моментов. Тогда вектор-функция /(х, t) = {/_t(x, t), f₂(x, t), …,/^(х, ?)}, описывающая зависимость точки /С-мерного пространства, координатами в котором являются элементы погоды, от точки х физического трехмерного пространства и момента времени t_y называется климатом в области пространства U на выбранном отрезке времени Очевидно, что климат различен для разных областей трехмерного пространства и отрезков времени. В зависимости от продолжительности того или иного периода различают следующие виды временной изменчивости:

• 1) микрометеорологичсская изменчивость (от долей секунды до минут);
• 2) мезомегеорологическая изменчивость (от нескольких минут до часов);
• 3) изменчивость, соответствующая синоптическому периоду (от нескольких часов до двух-трех недель);
• 4) климатическая изменчивость (от трех недель до нескольких десятилетий);
• 5) межвековая изменчивость (порядка 100 лег);
• 6) изменчивость типа малого ледникового периода (порядка 1000 лет);
• 7) изменчивость, связанная с ледниковыми периодами (порядка 10 000 лет).

Масштабы временной и пространственной изменчивости тесно связаны между собой. В том случае, когда область U есть вся Земля, то говорят о глобальном климате. Наиболее распространенный способ теоретического анализа климата — разложение функции f (x₉ t) на тренд /₀(х, t) и шум — p (r, t) F_iW(x, t) = f_m(x_y t) + р_Л<�х, t).

Приведенное векторное равенство означает, что все составляющие, соответствующие выбранным N метеорологическим переменным, т. е. элементам погоды, представляются в виде суммы тренда и шума. Причем тренд есть медленно меняющаяся часть процесса, а шум — быстро меняющаяся. Традиционно тренд анализируется с дискретностью не менее 30 лет. Шум обычно описывается с помощью статистических методов, которые рассчитывают межгодовую и внутригодовую изменчивости.

В теоретической области среди наиболее важных инструментов при исследовании климатической системы являются так называемые «модели общей циркуляции атмосферы». Соединенные с моделями криосферы и поверхности суши, эти модели известны также под названиями «климатические модели общей циркуляции атмосферы» (КМОЦ), «модели общей циркуляции атмосферы и океана» (МОЦАО) и под рядом других названий и аббревиатур. Модели КМОП, описывают разнообразные климатообразующие процессы, к настоящему времени имеют пространственное разрешение порядка 1° • 1°, большое количество уровней по вертикали в атмосфере и в океане. Расчеты на КМОЦ производятся на наиболее мощных из современных компьютеров с быстродействием порядка миллиардов или даже триллионов операций в секунду.

Исторически первой КМОЦ, объединившей модели океана, атмосферы и поверхности суши, была модель С. Манабе и К. Брайена 1967 г. Модель имела идеализированные очертания суши и океана, но, гем не менее, она дала важные результаты. Вместе с тем, уже первые эксперименты продемонстрировали принципиальную трудность, с которой встретились и все последующие КМОЦ: из-за несбалансированности потоков на поверхностях разделов возник так называемый «модельный дрейф» — медленные однонаправленные изменения (прежде всего, температуры) климатической системы. Несмотря на достигнутый прогресс в области численного моделирования, до сих пор не решена до конца проблема «стыковки» блоков океана, атмосферы, льда и поверхности суши. Так же не удается достаточно полно учесть случайную компоненту в формировании климата.

И все же представляется, что основным методом будущей теории климата станет математическое моделирование, которое будет иметь и доказательную, и предсказательную направленность. Как отмечал член-корреспондент АН СССР А. С. Монин, математические модели климата нужны не только сами по себе, поскольку климат является важным экологическим фактором существования населения земного шара. Модели климата уже сейчас становятся необходимым блоком так называемых мировых моделей, предназначающихся для количественных прогнозов демографического и экономического развития человечества.

Впервые понятие климата ввел древнегреческий астроном Гиппарх 2200 лет назад. Слово «климат» в переводе с греческого означает «наклон». Гиппарх имел в виду полуденный наклон солнечных лучей к земной поверхности. Очевидно, что уже во времена древних греков знали о различиях погодных условий в низких и высоких широтах.

Если погода определяет «мгновенное» состояние атмосферы, например, в течение часа, то под климатом подразумеваются наиболее часто повторяющиеся особенности погоды для данной местности. Они характеризуются типичными показателями температуры воздуха, атмосферного давления, осадков, испарения, скорости и направления ветра и других характеристик состояния окружающей среды. Типичные показатели, как правило, мало меняются на протяжении 30—40 лет. Сюда же относятся и показатели амплитуд перечисленных физических параметров — разности между максимальным и минимальным значениями периодически изменяющегося метеорологического элемента в течение интервала измерения. Обычно рассматриваются суточная и годовая амплитуды, но иногда об амплитуде говорят и в случае непериодических колебаний, например, об амплитуде порывов ветра.

Ясно, что климат и его изменчивость зависят не только от атмосферы, но и от других геосфер. В основном же климат определяет солнечная энергия. Поток се меняется в зависимости от широты места, что обусловливает климатическую зональность — распределение по частям земной поверхности между двумя широтными кругами.

По времени наступления максимальных и минимальных среднемесячных температур воздуха в течение года различают четыре основных типа годового хода температур.

• 1. Экваториальный тип (температуры весь год ровные).
• 2. Тропический тип, для которого характерен один максимум (более 30°С) и один минимум (около 18°С).
• 3. Тип умеренных широт. Год разбивается на четыре сезона с положительными температурами внутри цикла и отрицательными — по краям.
• 4. Полярный тип с одним максимумом и одним минимумом температур, причем почти весь год температуры придерживаются отрицательных значений.

Графики зонального изменения температур, начиная с января месяца по декабрь, приведены на рис. 3.16.

• 1 — экваториальный; 2 — тропический;
• 3 — умеренных широт; 4 — полярный.

Сплошной линией обозначена температура воздуха положительная, прерывистой — отрицательная Климат на Земле зависит не только от широты. Годовые амплитуды температуры над материками значительно больше, чем над океанами. Поступающая солнечная радиация взаимодействует с атмосферой, облаками и земной поверхностью. Энергия переносится от экватора по направлению к полюсам ветрами и океаническими течениями.

Самые высокие температуры воздуха на Земле наблюдаются в тропических пустынях. В Ливии на севере Африки, близ г. Триполи, была зарегистрирована температура +58, ГС, самая низкая температура (-89,2°С) — отмечена в Антарктиде на внутри континентальной станции «Восток», расположенной на высоте 3500 м над уровнем моря. В северном полушарии самая низкая температура (-7ГС) была зарегистрирована в Восточной Сибири (в Якутии, в поселке Оймякон).

На рис. 3.17 («, б) приводятся средние температуры воздуха на земном шаре. Из анализа амплитуд (отклонений от средних значений) годовых изменений температуры воздуха на различных широтах следует, что температура воздуха вдоль экватора изменяется только на величину ~ГС, в то время как в Сибири наблюдается годовая амплитуда температуры свыше 60 °C.

Если включить в рассмотрение долготу места, то видно, что максимальные амплитуды будут над материками, а минимальные — над океаном. Так, максимальная амплитуда (над сушей) в шесть раз больше минимальной амплитуды (над океаном) в районе 65° с.ш. В южном полушарии, где суши относительно мало, максимальная амплитуда наблюдается около широты 40°. По величине она значительно меньше, чем в северном полушарии, а отношение между максимальной и минимальной амплитудами составляет 4,5 раза. Понятно, что океан гасит колебания годовых температур.

Каково же влияние на климат атмосферы? В предыдущем разделе мы показали, что климат Земли теплее, чем следует из простой теории, основанной только на учете солнечной энергии. Атмосфера обладает своеобразной «мембранной» способностью. Она пропускает тепло вниз к Земле и удерживает его, не отпуская тепло вверх в космическое пространство — гот самый «парниковый» эффект.

Атмосфера нагревается в основном снизу, что приводит к подъему более легкого теплого воздуха. Отсюда возникает вертикальная гидродинамическая неустойчивость в нижних слоях атмосферы. Мировой океан нагревается сверху. Теплые, более легкие воды, находятся над холодными, более тяжелыми. Это приводит к вертикальной гидродинамической устойчивости. Теплые и холодные воды разделяются между собой узкой перемычкой глубин — слоем скачка (или термоклинном). Указанные закономерности нарушаются только при смешении вод разной солености, так как более соленая вода — более тяжелая.

Несмотря на активный обмен газов между атмосферой и океаном, в каждой среде сохраняется постоянство соотношения кислорода и азота. В атмосфере азота по объему в четыре раза больше, чем кислорода, а в океане — только в два раза из-за большей растворимости кислорода. Насыщение вод газами, прежде всего, зависит от температуры, но также от жизнедеятельности растительных и животных организмов, биологической переработки и окисления минеральных и органических веществ, структуры и циркуляции вод.

Растворенный в океанических водах кислород обеспечивает развитие жизни, окисление органических и минеральных продуктов. Азот, наряду с фосфором, имеет огромное значение для обмена веществ в растениях, формируя состав клеток. Углекислый газ в отличие от других газов входит в химическое взаимодействие с водой и обеспечивает стабильность жизни морских организмов. Углекислота необходима и для образования известковых скелетов и панцирных покровов животных организмов. После их отмирания углекислый кальций, растворяясь в воде, вовлекается в планетарный обмен. Мировой океан является главным фактором установления динамического равновесия газообмена, а также постоянства газового состава атмосферы и океана.

В атмосфере содержится 2,6 • 10¹² т углекислого газа, что по объему составляет 0,03% воздушной оболочки планеты. Океан наиболее интенсивно забирает С0₂ из атмосферы в холодных областях и переносит в свои тропические области. Углекислый газ, водяной пар и озон свободно пропускают в атмосфере коротковолновую солнечную радиацию, но задерживают длинноволновое излучение Земли. С изменением их содержания связаны планетарные процессы теплообмена.

Таким образом, формирование климата происходит под воздействием поступающей солнечной энергии, которая перераспределяется между атмосферой, Мировым океаном и сушей. При этом больше всего тепла сохраняется в океане. Медленно аккумулируя и медленно отдавая тепло, Мировой океан уменьшает колебания температуры.

Схематично компоненты глобальной климатической системы отражены на рис. 3.18.

черные стрелки показывают возможные изменения на границах системы; белые — отражают внутренние процессы изменения климата На основе описанных процессов создается география климатов. Она строится на выделении трех зон низкого давления воздуха (две области умеренных широт и экваториальная) и четырех зон повышенного давления (две полярные и две тропические области).

В экваториальном поясе сталкиваются пассаты Северного и Южного полушарий. При этом образуются мощные кучеводождевые облака, из которых идут ливни. Здесь собирают по два урожая в год.

В субэкваториальных поясах зима заметно прохладнее лета. Весной Солнце в зените и температура превышает 35 °C. Летние муссоны приносят большую часть осадков.

В тропических поясах над океанами круглый год высокое давление, воздух сухой, мало облаков и осадков. Материковый климат характеризуется исключительно жарким летом, однако, ночи холодные.

В субтропиках летом распространяется область высокого давления из тропиков, а зимой приходят циклоны умеренных широт.

В умеренных широтах относительно низкое давление и активная циклоническая деятельность, повсюду преобладают западные ветры. Южнее Африки они известны, как «ревущие сороковые».

Для субполярных областей (поясов) характерны длительная зима и короткое прохладное лето (от 5 до 10°С), а в январе около (-50°С).

Полярные пояса расположены от 70° с.ш. и от 65° ю.ш. Солнце здесь не появляется в течение нескольких месяцев. Поверхность излучает больше тепла, чем получает, поэтому воздух сильно охлаждается. Средняя температура арктического лета составляет (-30°С), а зимы (-70°С).

Климатические условия на Земле не являются постоянными. Методы палеореконструкций позволяют установить, что климат па нашей планете неоднократно изменялся. На рис. 3.19 изображена аномалия температуры в приповерхностном слое за предыдущие 2000 лет по отношению к современному значению. Данные получены в ходе изучения ледовых кернов при глубинном бурении (до 4 км) на российской станции Восток в Антарктиде. Диапазон колебаний в рассматриваемый период был более 3 °C. Причем имели место естественные колебания температуры, не связанные с антропогенным воздействием. По-видимому, они стали следствием взаимодействия астрофизических и небесно-механических факторов с нелинейными геофизическими свойствами.

Климатические изменения в течение последних 1000 лет оказали существенное влияние на мировую историю. Это хорошо видно на примере северной части Атлантического океана, где имеются сведения об изменении его деловитости. Данные об отсутствии льда или его появлении указывают на особенности температурного режима в то время и, следовательно, характеризуют климат.

До конца XII в. ледовые условия в северной Атлантике были сравнительно благоприятными. Известно, что когда в 981 г. Эйрик Рыжий был изгнан из Исландии, он отплыл на запад и поселился в Гренландии. Его сын в конце X в. достиг восточного побережья Северной Америки. На протяжении XIII—XIV вв. ледовые условия становятся более трудными: льды блокируют судоходные трассы между Исландией и Гренландией. В XV—XVI вв. отмечалось потепление климата, а в течение последующих трех столетий (XVII—XIX вв.) происходило быстрое его ухудшение. К началу XX в. климатические условия смягчились.

Таким образом, в течение первой половины второго тысячелетия климат был сравнительно мягким. Затем началось похолодание, так называемое «малое оледенение», закончившееся в конце XIX в. На смену ему пришло очередное потепление. К сожалению, соответствующие причинно-следственные связи сегодня исследованы не полностью, а значит, трудно дать прогноз будущего развития климатических процессов.

На основании рассмотренных примеров становится очевидным, что климат подвержен значительным изменениям во времени. Данный процесс носит название климатическая изменчивость и до конца не изучен. Однако имеется ряд научных гипотез о возможных причинах изменения климата. Укажем некоторые из них:

• 1. Влияние Солнца:
  • а) долговременные вариации орбиты Земли и угла вращения земной оси:
    • • если бы расстояние между Землей и Солнцем было неизменным, то получаемое среднее годовое количество тепла должно быть симметричным по обе стороны экватора. Фактически земная орбита является эллиптической. Солнце наиболее близко приближается к Земле 3 января и удаляется на наибольшее расстояние 5 июля. Количество тепла, получаемого в эти даты, различается на 7%;
    • • величина угла наклона земного вращения и ориентация оси в пространстве изменяются с течением времени, что приводит к пространственному изменению положения географических и магнитных полюсов. Полюс мира, т. е. точка, на которую указывает земная ось, странствует на небе по кругу и описывает его примерно за 26 000 лет (прецессия) с наложением на вращение более высокочастотных колебаний (нутация);
  • б) непостоянство энергии солнечного излучения. Энергия солнечного излучения (солнечная активность) так же не постоянна. Она определяется совокупностью физических изменений, происходящих на Солнце. В настоящее время наблюдению поддаются лишь проявления солнечной активности в верхних слоях Солнца — солнечные пятна, факелы, протуберанцы, вспышки, изменения солнечной короны. В зависимости от указанных явлений меняется ультрафиолетовое и корпускулярное излучение Солнца. Эти изменения влияют на состояние магнитосферы и ионосферы Земли, а также непосредственно или через посредство высоких слоев атмосферы, на циркуляцию в тропосфере и, тем самым, на погоду и климат.
• 2. Влияние химического состава атмосферы: изменение содержания в атмосфере парниковых газов воздействует на радиационный баланс и климат Земли. Так, увеличение С0₂ только на 0,03% способно привести к существенному глобальному потеплению.
• 3. Влияние льда: присутствие ледового покрытия Земли понижает температуру поверхности, а льда в полярных шапках сегодня становится все меньше, особенно в Арктике.

В настоящее время ряд ученых связывает возможность глобального потепления с антропогенным усилением парникового эффекта.

Главный итог инструментальных наблюдений за климатом — вывод о глобальном потеплении. График, представленный на рис. 3.20, показывает, что за прошедшее столетие температура на планете увеличилась более чем на градус. Причем, как отмечает доктор географических наук С. Г. Добровольский, поверхностный сток в океан не претерпел существенных изменений, чему, однако, не приводится объяснения. Возможно, это связано с устойчивостью равновесия в блоке «осадки-испарение»? Вопрос ждет своих исследователей.

В последние годы наибольшее внимание ученых сосредоточено на изучении потепления климата как следствия увеличения содержания парниковых газов в атмосфере за счет антропогенных факторов^[1]. Основные антропогенно-обусловленные изменения в биосфере показаны на рис. 3.21.

Земля продолжает нагреваться примерно на 0,16°С за каждые 10 лет. Наиболее доказательными эффектами потепления являются неустойчивость погоды, изменение осадков и нарушение гидрологических циклов: увеличение засушливых периодов и опустынивание в теплом климате; увеличение осадков в гумидных зонах. Возрастание содержания углерода в сочетании с увеличением температуры приводит к повышению биопродуктивности лесов, океана, рек и озер.

Me — металлы с экотоксичными свойствами; СОЗ — стойкие органические загрязняющие вещества (суперэкотоксиканты); NO_x, S0₂ — кислотообразующие газы; Р — фосфор; N — азот, элементы, стимулирующие эвтрофирование водных систем Известно, что в прошлом на Земле эпохи потепления и похолодания постоянно чередовались. Казалось бы, что в геологическом плане современные аномалии ничтожны, но они запускают каскад сложных и необратимых процессов в биосфере. Например, одним из сопутствующих эффектов потепления климата является подкисление поверхностных горизонтов океана. Так, до начала индустриализации значение pH океанической воды было 8,16, а сейчас стало 8,05. По мнению экспертов, в течение XXI в. показатель кислотности поверхностных вод океана снизится еще на 0,14—0,4 единицы и приблизится к величине 7,7. Таким образом, закисление Мирового океана происходит быстрее, чем когда-либо в истории Земли. Изменение только этого показателя окружающей среды уже способствует возникновению ценной реакции перестроек в морских экосистемах.

Общие характеристики современного глобального потепления во многом совпадают с предсказанными еще в 1970;х гг. изменениями климата в связи с увеличением в атмосфере содержания С0₂. При этом нельзя недооценивать и роль естественных факторов и механизмов колебания климата, таких как Северо-Атлантическое колебание (САК) и Эль-Ниньо — Южное колебание (ЭНЮК), пока до конца не изученных.

В нашей стране за полвека температура выросла более чем на градус. Правда повышение это является усредненным для сезонов года и различных территорий. По данным специалистов Института глобального климата и экологии, в 1976—2006 гг. приземная температура воздуха в целом для России увеличилась примерно на 1,4°С. Особенно статистически значима тенденция к росту температуры для холодного времени года. В результате повышения температуры воздуха в холодный период участились зимние оттепели, уменьшилась глубина промерзания почвогрунтов, увеличилась их влажность и, как следствие, питание подземных вод. Также установлено увеличение годовых сумм осадков практически на всей территории России.

Изменения среднегодовых аномалий температуры приземного воздуха для шести крупных регионов России за период 1951 — 1999 гг. отражены на рис. 3.22. Наиболее значительный рост температуры наблюдается в Прибайкалье, Средней и Западной Сибири и Приморье. Многолетний ход температуры также показывает, что с конца 1970;х гг. аномалии температуры синхронны в разных регионах России, в особенности это относится к исключительно теплому периоду 1989—1995 гг.

Многие исследователи утверждают, что вклад эмиссии в атмосферу парниковых газов уже сравним по значению с естественными колебаниями температуры и, если его не ограничить, то это может привести к необратимым глобальным климатическим последствиям, опасным для человечества. Так, в соответствии с расчетами, к середине XXI в. средняя приземная температура поднимется уже на 3 ± 1,5°, в результате чего может начаться спонтанное разрушение геофизических связей за счет таяния арктических льдов и высвобождения из вечной мерзлоты С0₂ и метана, накопления в атмосфере водяного пара, обладающего сильным парниковым эффектом.

Современная хозяйственная деятельность сопровождается эмиссией в атмосферу парниковых газов и некоторых аэрозолей, которые влияют на ее способность отражать, пропускать и поглощать лучистую энергию. К основным техногенным парниковым газам относят диоксид углерода С0₂, метан СН₄, закись азота N₂0, тропосферный озон 0₃, гексафторид серы SF₆ и некоторые галоидозамещенные углеводороды (атомы водорода частично или полностью замещены атомами фтора, хлора, брома или йода).

По объему антропогенной эмиссии в атмосферу углекислый газ является сегодня лидером среди парниковых газов. Источниками его поступления являются сжигание ископаемого топлива, производство цемента, сжигание попутного и технологического газа в факелах, изменение типа и способов земледелия, лесные пожары.

пунктиром показан линейный тренд, сплошная кривая линия — это 11-летняя скользящая средняя К антропогенным источникам метана относятся добыча, переработка и транспортировка нефти и газа, свалки мусора и его переработка, животноводство, рисоводство, сжигание биоотходов. По оценкам ученых, антропогенный поток метана примерно втрое превышает естественный.

Антропогенные источники закиси азота связаны с внесением в почву органических и минеральных удобрений, сжиганием биомассы, производствами азотной кислоты и нейлона. Объемы антропогенной и естественной эмиссий сегодня весьма близки.

Отмечается, что среди парниковых газов наиболее сложным по происхождению и трансформации является тропосферный озон. Он образуется в результате фотохимических и химических реакций, протекающих в тропосфере с участием оксидов азота и некоторых специфических углеводородов. Источниками являются процессы переработки нефти и биологического материала, некоторые анаэробные реакции разложения отходов, а также хлорированные органические растворители при переходе в парогазовую фазу.

Антропогенные эмиссии в атмосферу фторированных углеводородов связаны преимущественно с производством алюминия, а гексафторида серы — с использованием его в качестве газообразного изолятора в высоковольтном электрическом оборудовании и в металлургии.

Весьма актуальна в настоящее время проблема озонового слоя. Как известно, атмосфера состоит из смеси газов, облаков и пыли. Хотя составляющие атмосферу газы являются почти прозрачными для видимого света, некоторые из них сильно поглощают инфракрасную (длинноволновую) и ультрафиолетовую (коротковолновую) радиацию.

Молекулы озона поглощают ультрафиолетовое излучение Солнца. Без этого жизнь на Земле была бы невозможна. Кроме того, поглощенные озоном ультрафиолетовые лучи составляют около 3% от приходящей солнечной энергии, что существенно для формирования планетарной климатической системы.

Обеспокоенность ученых связана с наблюдающейся тенденцией снижения концентрации в атмосфере стратосферного озона. По разным оценкам в средних и высоких широтах уменьшение содержания озона составило от 2 до 10%. Наиболее существенна потеря озона над полярными шапками. В Антарктиде концентрация озона за последние 30 лет упала на 40—50%.

Помимо уменьшения концентрации озона происходит увеличение площади Антарктической и Арктической «озоновых дыр». Наблюдается появление так называемых «блуждающих дыр» вдали от полярных районов. В феврале 1995 г. в ряде областей Восточной Сибири Росгидрометом было зарегистрировано рекордное уменьшение концентрации озона — до 40%.

В истощении озонового слоя активную роль играет антропогенное воздействие. Основным техногенным фактором разрушения озонового слоя являются фреоны, которые широко используются в холодильных установках, рефрижераторах, аэрозольных баллончиках и т. д. Другая существенная причина разрушения озонового слоя связана с истреблением лесов, которые поставляют кислород в атмосферу. На уменьшение концентрации стратосферного озона так же влияют полеты сверхзвуковой авиации и других высотных аппаратов.

Инструментальные наблюдения за климатом проводятся около 150 лет. Поэтому уже сегодня возможно получение надежных оценок внутривековых колебаний климатических характеристик и сопоставление их с климатическими эпохами прошлого. Основным итогом изучения климата стал вывод о глобальном потеплении, точнее о повышении средней глобальной приземной температуры воздуха. Хотя дискуссии о происхождении феномена «потепления климата» и роли естественных и антропогенных факторов продолжаются.

В частности О. М. Покровский отметил, что главным резервуаром углекислого газа на Земле является Мировой океан. Ежегодный взаимообмен между атмосферой и океаном составляет около 90 Гт в обоих направлениях. Океан преимущественно поглощает углекислый газ в высоких широтах, где температура водной поверхности сравнительно невелика, и испускает его в тропических зонах с более высокими температурами воды. Если глобальное потепление происходит, например, за счет повышения солнечной активности и увеличения притока солнечной радиации, то эмиссия углекислого газа из океана возрастает. Данный процесс усиливает парниковый эффект, что ведет к дальнейшему росту температуры до тех пор, пока солнечная активность снова не начнет снижаться и эмиссия углекислого газа из океана не станет уменьшаться, а это приведет к уменьшению парникового эффекта.

Считается, что ежегодная глобальная антропогенная эмиссия составляет лишь около 5—6 Гт, т. е. около 6% от естественной эмиссии углекислого газа из океана, и что данный факт указывает на вероятную неоднозначность утверждения о преобладании именно антропогенного углекислого газа в балансе углерода в системе «атмосфера — океан».

Проблема предсказуемости климата является одной из важных проблем, стоящих перед наукой в XXI в. Особенностью климата в прошедшем столетии стала троекратная смена знака тенденций его изменений. Потепление климата в XX в. происходило неравномерно в течение двух периодов с 1911 по 1945 г. и с 1976 г. по настоящее время. С 1945 по 1975 г. наблюдалось незначительное понижение температуры. Адекватного физического объяснения этой вариации векового хода глобальной и, в особенности, региональной температуры сегодня нет. Такая особенность векового хода приземной температуры, как прекращение потепления в Южном полушарии и некоторое понижение температуры в Северном в период с 1940;х по 1970;е гг. необъяснима с точки зрения антропогенного подхода (рост концентрации парниковых газов происходил непрерывно). Поэтому профессор Г. Н. Панин указал на наличие какого-то другого генератора формирования климата, помимо парникового эффекта. Он придерживался гипотезы, что антропогенное воздействие накладывается на циклические изменения направленности земной оси.

Естественно, требуются дальнейшие исследования процессов формирования климата. Известно, что экстремальные природные периоды планета переживала и ранее. Однако угроза возможных катастрофических последствий роста приземных температур воздуха, в том числе под влиянием антропогенных факторов, не может не волновать широкие слои общественности, аналитические центры политических партий и правительственные органы.

Ни одна крупная международная встреча глав государств последнего времени не проходила без рассмотрения вопросов охраны окружающей среды и изменения климата. К выработке совместных действий на пути решения климатических проблем сегодня подключены ученые, политики, представители бизнесэлит, а также первые лица ведущих мировых держав.

• [1] Моисеенко Т. И. Антропогенно-индуцированные процессы в биосфере //Вестник Российской Академии наук. Т. 81. № 12. М.: Наука, 2011.