Глобальное потепление

Глоба́льное потепле́ние — процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана в XX и XXI веках.

Позиция Межгосударственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) ООН, согласованная с национальными академиями наук стран «Большой восьмёрки», заключается в том, что средняя температура по Земле поднялась на 0,7 °C со времени начала промышленной революции (со второй половины XVIII века), и что «бо́льшая доля потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью человека», в первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект: углекислого газа (CO₂) и метана (CH₄).

Оценки, полученные по климатическим  моделям отчета МГЭИК 2007 г. говорят, что к началу XXII века средняя температура поверхности Земли может повыситься на величину от 1,8 до 3,4 °C^[2]. В отдельных регионах температура может немного понизиться.

Помимо повышения уровня Мирового океана, повышение глобальной температуры также приведёт к изменениям в количестве и распределении атмосферных осадков. В результате могут участиться природные катаклизмы:наводнения, засухи, ураганы и другие. Потепление должно, по всей вероятности, увеличивать частоту и масштаб таких явлений.

Другим возможным последствием повышения глобальных температур является снижение урожаевсельскохозяйственных культур в слаборазвитых странах Африки, Азии и Латинской Америки и повышение урожаев в развитых странах (за счёт увеличения концентрации углекислого газа и удлинения вегетационных периодов)^[3].

Потепление климата может привести к смещению ареалов видов к  полярным зонам и увеличить вероятность  вымирания малочисленных видов-обитателей прибрежных зон и островов, чье  существование в настоящее время  находится под угрозой^[4].

Некоторые исследователи считают, что глобальное потепление — это миф, часть учёных отвергает возможность влияния человека на этот процесс. Есть те, кто не отрицает факт потепления и допускает его антропогенный характер, но не соглашается с тем, что наиболее опасными из воздействий на климат являются промышленные выбросы парниковых газов (подробнее в разделах Другие теории и Критика теории глобального потепления).

Причины глобального потепления

Глобальные потепления (межледниковья) за последние 0,5 млн лет. 
Климатические индикаторы: изменение уровня океана (синий), концентрация ¹⁸O в морской воде, концентрация CO₂ в антарктическом льду. Деление временной шкалы — 20 000 лет. Пики уровня моря, концентрации CO₂ и минимумы ¹⁸O совпадают с межледниковыми температурными максимумами.

Климатические системы изменяются как в результате естественных внутренних процессов, так и в ответ на внешние воздействия (антропогенные  и неантропогенные). При этом геологические и палеонтологические данные показывают наличие долговременных климатических циклов, которые в четвертичном периоде приняли форму периодических оледенений, причём настоящее время приходится на межледниковье (см. рис.).

За последние 2000 лет ясно выделяются несколько климатических циклов похолодания и потепления, сменяющих  друг друга.

Климатические сдвиги нашей эры
0 - 400 гг	Римский климатический  оптимум
400 - 1000 гг	Климатический пессимум раннего Средневековья
1000 - 1300 гг	Средневековый климатический оптимум
1300 - 1850 гг	Малый ледниковый период
1850 - 2??? гг	«Глобальное потепление»

Причины таких изменений климата  остаются неизвестными, однако среди  основных внешних воздействий — изменения орбиты Земли (циклы Миланковича), солнечной активности (в том числе и изменения солнечной постоянной), вулканические выбросы и парниковый эффект. По данным прямых климатических наблюдений (измерение температур в течение последних 200 лет, т.е. со времени конца малого ледникового периода), средние температуры на Земле повысились, однако причины такого повышения остаются предметом дискуссий. Одной из наиболее широко обсуждаемых причин является антропогенный парниковый эффект.

Существует научный консенсус, что текущее глобальное потепление с высокой вероятностью объясняется деятельностью человека^[5] и вызвано антропогенным ростом концентрации углекислого газа в атмосфере Земли, и, как следствие, увеличением парникового эффекта.

[править]Выбросы парниковых газов

Основные статьи: Парниковый эффект, Килинга график

Выделение углерода в атмосферу в результате деятельности человека с 1800 года по 2007 в миллиардах тонн.

Парниковый эффект был обнаружен Жозефом Фурье в 1824 году и впервые был количественно исследован Сванте Аррениусом в 1896. Это процесс, при котором поглощение и испускание инфракрасного излучения атмосферными газами вызывает нагрев атмосферы и поверхности планеты.

На Земле основными парниковыми  газами являются: водяной пар (ответственен примерно за 36-70 % парникового эффекта, без учёта облаков), углекислый газ (CO₂) (9-26 %), метан (CH₄) (4-9 %) и озон (3-7 %). Атмосферные концентрации CO₂ и CH₄ увеличились на 31 % и 149 % соответственно по сравнению с началом промышленной революции в середине XVIII века. Согласно отдельным исследованиям, такие уровни концентрации достигнуты впервые за последние 650 тысяч лет — период, для которого были получены достоверные данные из образцов полярного льда.

Около половины всех парниковых газов, получаемых в ходе хозяйственной  деятельности человечества, остаются в атмосфере. Около трёх четвертей всех антропогенных выбросов углекислого газа за последние 20 лет стали результатом добычи и сжигания нефти, природного газа и угля, при этом примерно половина объема антропогенных выбросов углекислоты связываются наземной растительностью и океаном. Бо́льшая часть остальных выбросов CO₂вызвана изменениями ландшафта, в первую очередь вырубкой лесов, однако скорость связывания наземной растительностью углекислого газа превосходит скорость его антропогенного высвобождения вследствие сведения лесов^[6].

[править]Другие теории

[править]Изменение солнечной активности

Были предложены разнообразные гипотезы, объясняющие изменения температуры Земли соответствующими изменениями солнечной активности.

В третьем отчёте МГЭИК утверждается, что солнечная и вулканическая  активность может объяснить половину температурных изменений до 1950 года, но их общий эффект после этого  был примерно равен нулю^[7]. В частности, влияние парникового эффекта с 1750 года, по оценке МГЭИК, в 8 раз выше влияния изменения солнечной активности^[8].

Более поздние работы уточняли оценки влияния солнечной активности на потепление после 1950. Тем не менее, выводы остались примерно теми же: «Лучшие  оценки вклада солнечной активности в потепление лежат в пределах от 16 % до 36 % вклада парникового эффекта» («Недооценивают ли модели вклад солнечной активности в последние изменения климата», Питер А. Скотт и др., «Journal of Climate», 15 декабря 2003).

Однако, существует ряд работ, предполагающих существование механизмов, усиливающих  эффект солнечной активности, которые  не учитываются в современных  моделях, или что важность солнечной  активности в сравнении с другими  факторами недооценивается^[9][10]. Такие утверждения оспариваются^[11][12], но являются активным направлением исследований.

[править]Теория малого ледникового периода

Теория малого ледникового периода часто используется противниками концепций антропогенного глобального потепления и парникового эффекта. Они утверждают, что современное потепление — это естественный выход из малого ледникового периода XIV—XIX веков, которое, возможно, приведет к восстановлению температур малого климатического оптимума X—XIII веков или даже Атлантического оптимума. В связи с этим, по их мнению, нет ничего удивительного, что в начале XXI века среднегодовые температуры регулярно превышают «климатическую норму», ведь сами «климатические нормы» были написаны под стандарты относительно холодного XIX века. Критики этой теории указывают на неявно содержащееся в ней допущение о некоей "естественно равновесной" температуре, к которой климат якобы имеет тенденцию возвращаться, в то время как с точки зрения физики динамика равновесной температуры всецело определяется энергобалансом планеты.

[править]Почему глобальное потепление иногда приводит к похолоданию

Глобальное потепление вовсе не означает потепление везде и в любое время. В частности, в какой-либо местности может увеличиться средняя температура лета и уменьшиться средняя температура зимы, то есть климат станет более континентальным. Глобальное потепление можно выявить, только усреднив температуру по всей поверхности планеты и всем сезонам.

Согласно одной из гипотез, глобальное потепление приведёт к остановке  или серьёзному ослаблению Гольфстрима. Это вызовет существенное падение средней температуры в Европе (при этом температура в других регионах повысится, но не обязательно во всех), так как Гольфстрим прогревает континент за счёт переноса тёплой воды из тропиков.

Согласно гипотезе климатологов М. Юинга и У. Донна^[13], в криоэре^[14] существует колебательный процесс, в котором оледенение (ледниковый период) порождается потеплением климата, а дегляциация (выход из ледникового периода) — похолоданием. Это связано с тем, что в Кайнозое, являющемся криоэрой, при оттаивании ледяных полярных шапок увеличивается количество осадков в высоких широтах, что зимой приводит к локальному повышению альбедо. В дальнейшем происходит снижение температуры глубинных районов континентов северного полушария с последующим образованием ледников. При замерзании ледяных полярных шапок ледники в глубинных районах континентов северного полушария, не получая достаточно подпитки в виде осадков, начинают оттаивать.

Большое значение в реконструкции  возможных последствий современных  колебаний климата имеет восстановление природных условий предшествующегомежледниковья — Микулинского, — имевшего место после окончания Рисского (Днепровского) оледенения. В максимально теплые эпохи Микулинского межледниковья температура была на несколько градусов выше современной (установлено по данным изотопных анализов остатков микроорганизмов и газовых включений в покровных ледниках Антарктиды и Гренландии), границы природных зон были смещены к северу на несколько сотен километров по сравнению с современными. При реконструкции более тёплых периодов современного межледниковья — так называемого Климатического оптимума голоцена, имевшего место от 6 до 5 тыс. лет назад, установлено следующее. Среднегодовая температура была на 2—3 градуса выше современной, и границы природных зон также были расположены севернее современных (их общий план географического распространения примерно совпадал с Микулинским межледниковьем). Из имеющихся данных по палеогеографии логично предположить, что при дальнейшем росте температур географическая оболочка будет трансформироваться аналогичным образом. Это противоречит гипотезам о похолодании севера Европы иСеверной Америки и смещении природных зон в этих регионах на юг от их современного положения.

Взаимное влияние изменения  климата и экосистем пока плохо изучено. Остаётся неясным, усиливаются или ослабляются эффекты глобального потепления в результате действия природных механизмов. Например, увеличение концентрации углерода приводит к интенсификации фотосинтеза растений, что препятствует росту концентрации. С другой стороны, рост площади засушливых районов снижает переработку углекислого газа.^[15]

[править]Прогноз

В докладе рабочей группы межправительственной комиссии по изменению климата (Шанхай, 2001 год)^[16] приведено семь моделей изменения климата в XXI веке. Основные выводы, сделанные в докладе, — продолжение глобального потепления, сопровождающегося

• увеличением эмиссии парниковых газов (хотя согласно некоторым сценариям к концу века в результате действия запретов на индустриальные выбросы возможен спад эмиссии парниковых газов);
• ростом поверхностной температуры воздуха (к концу XXI века возможно увеличение поверхностной температуры в отдельных местах земного шара на 6 °C);
• повышением уровня океана (в среднем — на 0,5 м за столетие)

К наиболее вероятным изменениям погодных факторов относятся

• более интенсивное выпадение осадков;
• более высокие максимальные температуры, увеличение числа жарких дней и уменьшение числа морозных дней почти во всех регионах Земли; при этом в большинстве континентальных районов волны тепла станут более частыми;
• уменьшение разброса температур.

Как следствие перечисленных изменений  можно ожидать усиление ветров и  увеличение интенсивности тропических  циклонов (общая тенденция к усилению которых отмечена ещё в XX веке), увеличение частоты сильных осадков, заметное расширение районов засух.

Межправительственная комиссия выделила ряд районов, наиболее уязвимых к  ожидаемому изменению климата^[17]. Это район Сахары, мега-дельты Азии, небольшие острова. К негативным изменениям в Европе относятся увеличение температур и усиление засух на юге (в результате — уменьшение водных ресурсов и уменьшение выработки гидроэлектроэнергии, уменьшение продукции сельского хозяйства, ухудшение условий туризма), сокращение снежного покрова и отступание горных ледников, увеличение риска сильных паводков и катастрофических наводнений на реках; усиление летних осадков в Центральной и Восточной Европе, увеличение частоты лесных пожаров, пожаров на торфяниках, сокращение продуктивности лесов; возрастание неустойчивости грунтов в Северной Европе. В Арктике — катастрофическое уменьшение площади покровного оледенения, сокращение площади морских льдов, усиление эрозии берегов.