Климатические изменения на Земле были не раз. Однако, так массированно и за короткий промежуток времени, скорее всего впервые Еценарии есть разные и мы их подробно разберем. Ясно одно, к этому нужно ОСНОВАТЕЛЬНО готовиться. Надеюсь услышать Ваше мнение Уважаемый читатель.
Моё мнение - глобальное потепление отнюдь не миф!
Сообщений 1 страница 8 из 8
Поделиться22010-07-07 16:34:38
Здравствуйте. Гдето я читал, что по прогнозам Настродамуса останется всего один континент и тот не полностью. По его же мнению :
"Вода войдет в города и люди будут жить на крышах
Безоружные люди пойдут на границы в поисках еды и жилья, неся за собой болезни и эпидемии
И вскоре на земле не останется уголка где бы люди не дохли как мухи"
- дословно не помню,примерно так.
Эта маленькая книженция попала ко мне на стол в далеком 1987 году. Я тогда еще не задумывался не о прогнозах, не о всякой там магии, но запомнил несколько четверостишии именно тех, по моему мнению которые относятся к нашей эпохе.
Да и ученые в открытую говорят уже об этом, только надеются, что времени у нас еще достаточно. По моему мнению времени у нас и нет. Все это произойдет в ближайшие годы. В библии сказано, что перед страшным судом будет 4 года засухи и наводнении - этот уже второй. Делайте выводы сами.
Поделиться32010-07-07 17:46:19
Я далек от религиозных представлений о мировом потопе или конце света. Не мне судить о том, исходя из каких представлений о подобных явлениях и событиях они появились в Библиии. Скорее более важен факт, что они вообще там есть.
На мой взгляд, нынешние климатические изменения вызваны вполне конкретной человеческой деятельностью - безудержным и мало контролируемым потреблением и сжиганием органического топлива (нефти, газа, угля, торфа). Совершенно очевидно, что обуздать этот процесс можно, но очень сложно. Именно из-за сложностей договориться об уменьшении потребления "простым народом". Это в первую очередь автомобилисты. До 30% углекислого газа в атмосферу Земли поступает именно от сжигания бензина и дизтоплива в двигателях автомашин. На втором месте сжигание газа в целях получения тепла и электроэнергии. То есть, такие мировые гиганты как Газпром и аналогичные ему другие газодобывающие компании, являются косвенными виновниками глобального потепления. И это факт, изменить который не получится.
Единственно, что можно РЕАЛЬНО сделать, так это сначала планомерно УМЕНЬШИТЬ потребление газа и нефти для автотранспорта и энергетики, а затем перейти на альтернативные, возобновляемые виды топлива и энергии. Это тема отдельного большого разговора и мы постепенно осветим все её многочисленные аспекты, часть из которых прямо сейчас можно взять на вооружение нашими читателями.
Поделиться42010-07-08 14:17:21
Я полностью с вами согласен, что человек разрушает природу. Имея в разработке альтернативные виды топлива и не внедрять их это преступление перед человечеством. Так же по моему мнению западная сибирь где идет активная добыча нефти и газа скоро уйдет под воду(если расстает вечная мерзлота), потому, что нарушаются элементарные правила добычи. Со слов знакомых нефтянников, вода которая должна заливаться вместо нефти, должна идти под большим давлением, а у них часто даже эта основная норма не соблюдается.
Но все же на мой взгляд больше ущерба природе наносят вырубка и сжигание лесов, которые востанавливаются только в отчетах на бумаге. Где вместо леса остались одни кустарники оттуда уходит вода, выгорает трава не говоря уже о грибах и ягодах.
Поделиться52010-07-08 15:15:49
Я далек от нефтедобычи. Закачка воды в скважину под большим давлением непростое дело, особенно в условиях дефицита воды. Выгорание лесов и таяние вечной мерзлоты, как Вы абсолютно правильно сказали, другие важные проблемы. Особенно, на мой взгляд таяние вечной мерзлоты в зоне болот, где освобождают метан газогидраты. А метан более чем в 15 раз сильный парниковый газ, чем двуокись углерода... вот в чем главная опасность таяния вечной мерзлоты.
Поделиться62010-07-08 21:43:35
Для углубленного изучения проблемы глобального потепления рекомендую изучить статьи Карнаухова Алексея Валерьевича
сайт http://www.poteplenie.ru/autors/karnauhov.htm
Карнаухов А.В.
Причинно-следственное моделирование как общий метод описания и исследования явлений в сложных иерархически организованных системах [2006] [pdf]
Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н.
Новая модель оледенений в Северном полушарии
Карнаухов А.В.
Роль биосферы в формировании климата Земли. Парниковая катастрофа [html-версия]
Карнаухов А.В.
Роль биосферы в формировании климата Земли. Парниковая катастрофа [2001] [pdf] [и английская версия статьи]
Karnaukhov A.V.
The radiative-adiabatic model as the basis of the general climate theory for a wide range of environmental condition [pdf]
Karnaukhov A.V.
The role of biosphere in the formation of planetary climate: greenhouse catastrophe [pdf]
Карнаухов А.В.
Парниковая катастрофа [2000]
Карнаухов А.В.
К вопросу об устойчивости химического состава атмосферы и теплового баланса Земли [pdf]. Биофизика, т. 39, №1, с. 148-152. 1994.
Карнаухов А.В.
Динамика оледенений в Северном полушарии как автоколебательный релаксационный процесс. Биофизика, т.39, №6, с 1094-1098. 1994.
Карнаухов А.В.
Роль биоразнообразия в сохранении климата Земли. Биофизика живой клетки, т.6, с. 14-16.1994.
Карнаухов В.Н., Карнаухов А.В.
Возможность экологической катастрофы и снижения биоразнообразия в пресных водах Северной Америки. Биофизика живой клетки, т.6, с.17-20.1994.
Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н.
О роли биоразнообразия в сохранении климата Земли и возможности устойчивого развития человеческой цивилизации. Материалы парламентских слушаний "Экологическая безопасность России и управление экологическим риском в регионах". 21 ноября 1995г., с.70-72.
Карнаухов А.В.
Парниковая катастрофа и проблема устойчивого развития человеческой цивилизации. Биофизика, т.41,№2, с. 523-526, 1996.
Карнаухов А.В.
Парниковая катастрофа: итоги дискуссии. Биофизика, т. 41, №2, с.535, 1996.
Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н.
О роли биоразнообразия в сохранении климата Земли и возможности устойчивого развития человеческой цивилизации. Сб. "Консервация генетических ресурсов". Пущино, с.29-32, 1996.
Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н.
Новая модель оледенений в Северном полушарии. Тез. конференции РФФИ "Науки о Земле на пороге 21-го века: новые идеи, подходы, решения". Научный мир, М., 1997, с.81.
Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н.
Роль биоразнообразия в сохранении климата Земли и человеческой цивилизации. Тез. конф. РФФИ "Науки о Земле на пороге 21-го века: новые идеи, подходы, решения". Научный мир, М., 1997, с. 82.
Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н.
Куда текли сибирские реки во времена ледниковых периодов? Природа, №1, с. 46-55, 1997.
Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н.
Роль биоразнообразия в сохранении климата Земли и человеческой цивилизации. Проблемы геобиофизики. Биофизика, 1998, т.43, №6, с.1106-1121.
Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н.
Перспективы развития геобиофизики. Биофизика, 1998, т.43,№6, с. 1125-1126.
Карнаухов В.Н., Карнаухов А.В.
Катастрофы 21-го века. Биофизика, 1999, т.44, №1.
Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н.
Релаксационная теория оледенений в Северном полушарии. Потепление климата ускорит начало нового ледникового периода? Биофизика, 1999, т.44, №4, с.750-761.
Карнаухов А.В.
Формализм причинно-следственных диаграмм в исследовании сложных систем. Тез. 2-го съезда биофизиков России, Москва, 1999, т.2, с.416.
Карнаухов В.Н., Карнухов А.В.
Геобиофизика и проблемы экологии. Тезисы 2-го съезда биофизиков России, Москва, 1999, т.3, с.884-885.
Поделиться72010-07-08 22:01:24
Новая модель оледенений в Северном полушарии
http://www.poteplenie.ru/doc/karn-golfst0.htm
Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н.
Институт биофизики клетки РАН, Пущино, Московская обл., 142292, Россия.
Аннотация: На основе новой триггерной модели периодических оледенений в Северном полушарии, основанной на изменении течений в Северной Атлантике за счет распреснения Ледовитого океана в основном стоками сибирских рек Оби, Енисея и Лены, более подробно рассматриваются процессы последнего ледникового периода и Голоцена в Евразии в сопоставлении с данными о толщине годичных слоев в ледниковом покрове Гренландии.
В 1994 году была опубликована новая модель периодических оледенений в Северном полушарии, основанная на резких изменениях картины течений и, следовательно, меридионального переноса тепла в Северной Атлантике, за счет медленного распреснения вод Северного Ледовитого океана стоком впадающих в него рек (Карнаухов А. В., 1994а).
Эта модель была сопоставлена со сведениями по геологии четвертичных отложений, фактом существования тюленей в Каспийском море и археологией палеолита и мезолита и показала достаточную непротиворечивость по отношению к известным данным (Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н., 1997).
В настоящей работе новая модель оледенений в Северном полушарии сопоставляется с результатами реконструкции климата в Северной Атлантике по результатам бурения ледникового покрова Гренландии в рамках Европейского GRIP (Johnsen et al., 1992) и американского GISP-2 (Alley et al., 1993) проектов. Делается вывод о возможности объяснения полученных в рамках этих проектов результатов на основе новой модели периодических оледенений Северного полушария (Карнаухов А.В., 1994а).
1. Картина течений в Северной Атлантике.
Характерная для настоящего времени (интергляциал) картина океанических течений и оледенений (рис. 1А) может существовать только в том случае, если воды холодного Лабрадорского течения плотнее вод Гольфстрима. Лабрадорское течение как бы "подныривает" под Гольфстрим.
Если же воды Лабрадорского течения оказываются менее плотными, то картина течений существенно изменяется (рис. 1Б). Холодное течение поднимается на поверхность и перекрывает путь теплым водам Гольфстрима, что приводит к значительному похолоданию в Северном полушарии, причем изменение среднегодовой температуры может быть весьма резким, что подтверждается прямыми данными, полученными при бурении льда в Гренландии (Alley etal, 1993).
Факторами, определяющими соотношение плотностей вод Гольфстрима и Лабрадорского течения, прежде всего являются их температура и соленость. Воды Лабрадорского течения хотя и значительно холоднее, но при этом более пресные. Зависимость плотности воды от температуры (t) и солености (S) аппроксимируется формулой (1)
s = sо- 0,201 (Dt) + 0,77(DS) - 0,0049 (Dt)2 + 0,0011 (DS)2 - 0.0021 (Dt) (DS), (1),
где sо - условная плотность при tо=14° С и Sо=32%o, связанная с физической плотностью r уравнением r = rо (1 + 10-3s); Dt = t - tо; DS = S - Sо (Монин, 1978). Как видно из (1), в настоящее время плотность вод Лабрадорского течения (t = 0° С, S = 32%o, s = 25,7) лишь ненамного выше плотности вод Гольфстрима (t = 20° С, S = 35 %o, s = 24,8).
2. Динамика солености вод Ледовитого океана.
Поскольку Лабрадорское течение берет начало в Ледовитом океане, то уровень солености вод Лабрадорского течения соответствует уровню солености поверхностных вод Ледовитого океана. Известно, что вода в Ледовитом океане опресненная (30%o). Это объясняется, во-первых, значительным речным стоком и, во-вторых, отсутствием испарения с поверхности. Причем соленость вод Ледовитого океана, а следовательно, и Лабрадорского течения постоянно уменьшается за счет опреснения их стоком северных рек, в основном сибирских - Оби, Енисея и Лены.
Падение солености вод Лабрадорского течения ниже некоторого критического (порогового) уровня (30-31%o), как уже указывалось, вызывает резкое изменение картины океанических течений в Северной Атлантике и наступление очередного ледникового периода.
Прекращение поступления соленых вод Гольфстрима приведет к еще большему опреснению Ледовитого океана. Однако, через некоторое время, в связи с уменьшением (или полным прекращением) речного стока и вымораживанием воды в пресный лед, соленость вод Ледовитого океана начнет медленно увеличиваться.
3. Динамика речного стока.
Временное прекращение стока таких текущих с юга рек Сибири как Обь, Енисей и Лена наблюдается довольно часто и в наше время в весенний период, когда вскрывшиеся далеко на юге льды скапливаются в устьях рек, лежащих за полярным кругом, и создают мощные временные ледяные дамбы - заторы, вызывающие катастрофические весенние разливы в приустьевых участках. Во время ледникового периода при существенном понижении температуры подобные заторы могли приобрести постоянный характер и полностью перекрыть сток северных рек. Полное промерзание в устьях сибирских и северных европейских рек приводило к затоплению обширных территорий. Устремляющаяся на север вода служила строительным материалом для фундамента гигантской ледяной дамбы, которая протягивалась от Скандинавских до Уральских гор и далее до Чукотки (7 на рис. 1Б). По мере подъема уровня вод, высота дамбы росла опережающими темпами за счет вымерзания (кристаллизации) воды из воздуха.
Образование гигантской ледяной дамбы являлось вполне обоснованным предположением при первом формулировании гипотезы (Карнаухов, 1994а). Однако, в том же 1994 году появилась работа (Томирдиаро, 1994), в которой описаны сохранившиеся до наших дней остатки этой ледяной дамбы, достигающие высоты 30-40 м и состоящие на 90% из льда и на 10% из наносных глинистых грунтов в виде земляных колонн 2-3 м в диаметре, расположенных в шахматном порядке в толще льда на расстоянии 8-10 м друг от друга. Оставляя в стороне вопрос о механизме образования такой лессо-ледовой регулярной формации, укажем только, что по данным Томирдиаро (1994) эти остатки ледяной дамбы сохранились севернее 72° с.ш. между полуостровом Таймыр и устьем реки Индигирки.
Приведенные на рис. 2 данные, показывают, что даже в настоящее время река Лена впадает в Ледовитый океан через относительно узкие проходы, прорезанные ею в 30-40 метровой толще ископаемых льдов, представляющих собой, вероятно, остатки ранее постулированной (Карнаухов, 1994а) ледяной дамбы.
Затопление обширных территорий (Евразийский океан, 8 на рис. 1Б) вследствие образования гигантской ледяной дамбы будет продолжаться до тех пор, пока вода не найдет новой возможности стока в Мировой океан. Таких возможностей две: во-первых, проливы Босфор и Дарданеллы и, во-вторых, Балтийское море.
Если допустить, что проливы Босфор и Дарданеллы образовались сравнительно недавно во время последнего ледникового периода (Прасолов. 1984), а Балтийское море было перекрыто Скандинавским ледником, то картина затопления (Евразийский океан) может быть грандиозной. Здесь, наверное, уместно высказать предположение, что именно обширные затопления на территории Евразии во время последнего ледникового периода послужили фактической основой для возникновения легенд о "Великом потопе" и "гибели Атлантиды".
4. Динамика оледенений как автоколебательный релаксационный процесс.
Подводя итог вышесказанному, приведем временные зависимости основных параметров, определяющих климатические изменения в Северном полушарии (рис.3).
1. (t1, t2) - интергляциал. Температура высокая, речной сток на нормальном уровне. Происходит медленное опреснение Ледовитого океана за счет речного стока. Нормальная картина течений в Северной Атлантике (рис. 1А).
2. t2 - достижение порогового уровня солености Ледовитого океана и Лабрадорского течения. Установление картины течений характерной для периода оледенения (рис. 1Б). Резкое похолодание. Начало ледникового периода.
3. (t2, t3) - значительное опреснение Ледовитого океана из-за прекращения поступления соленых вод Гольфстрима.
4. t3 - резкое уменьшение (полное прекращение) стока северных рек в результате образования ледяной дамбы на севере Евразии и Америки.
5. (t3, t4) - стационарная фаза ледникового периода. Рост ледяной дамбы, затопление обширных территорий. Постепенное увеличение солености Ледовитого океана в результате прекращения стока рек и вымерзания воды в пресный лед.
6. t4 - достижение порогового уровня солености Ледовитого океана и Лабрадорского течения. Установление нормальной картины течений, характерной для межледниковья. Резкое потепление. Окончание ледникового периода, (рис. 1А).
7. (t4, t'1)- значительное повышение солености Северного Ледовитого океана в результате поступления вод Гольфстрима.
8. t'1 - разрушение ледяных дамб в результате повышения температуры, восстановление нормального речного стока в Ледовитый океан.
Рис. 3. Изменения во времени: (А) - температуры Т; (Б) - речного стока I в Северный ледовитый океан и (В) - солености вод S Северного ледовитого океана, Тн - температура вод в настоящее время; То - температура во время ледникового периода; Iн - речной сток в настоящее время; Iд - речной сток во время ледникового периода; Sкр - уровень солености вод Лабрадорского течения, при котором происходит перестройка картины течений в Северной Атлантике. По оси абцисс - время в условных единицах.
При анализе закономерностей, приведенных на рис. 3, следует отметить, что описанный автоколебательный процесс может быть "синхронизирован" внешними воздействиями, меняющими температуру Гольфстрима и скорость изменения солености вод Ледовитого океана и Лабрадорского течения в области приближения их к пороговой (Sкр) точке (рис. 3В). К таким воздействиям могут относиться процессы меняющие мощность поступающей от Солнца тепловой энергии и интенсивность отражения этой энергии поверхностью Земли (изменения величины альбедо), в конечном счете приводящие к изменению средней температуры поверхности Земли.
Изменение мощности поступающей от Солнца тепловой энергии может иметь своей причиной как периодические изменения самого солнечного излучения, так и прецессию земной оси и изменение угла ее наклона. Так называемая эквивалентная широта Миланковича меняется с периодом в 21 тыс. лет (Бялко, 1989).
Не менее важным процессом может являться и изменение величины альбедо земной поверхности во время оледенения. Существует своеобразный парадокс суть которого заключается в том, что раз начавшись оледенение не должно было бы кончаться потому, что рост ледников должен приводить к увеличению альбедо Земли и, соответственно, к уменьшению поглощения ею солнечного излучения (Будыко, 1977). На самом деле оледенения все-таки сменяются периодами потепления климата.
Предложенная модель (рис. 1), в какой-то степени, разрешает и этот парадокс, поскольку затопление огромной территории водами Евразийского океана приводит к значительному уменьшению альбедо этих территорий. Если добавить к этому и обводнение пустыни Сахара после исчезновения у ее берегов холодного Канарского течения с последующим значительным уменьшением альбедо ее территории, а также, возможно, и пустыни Гоби, оказывающейся в зоне воздействия Евразийского океана, то общая величина альбедо Земли во время ледниковых периодов может оставаться неизменной или даже уменьшаться.
Синхронизирующие внешние воздействия на автоколебательную климатическую систему (рис. 3) приведут к нарушению строгой периодичности процесса и длительности периодов оледенения и потепления будут варьировать. Более того, большая скорость перехода от оледенения к потеплению и обратно указывает на неизбежное присутствие в такого типа регуляторных системах переходных осцилляции. Эти осцилляции, заключающиеся в быстрых и относительно кратковременных чередованиях картины течений в Северной Атлантике от типа Б к типу А (рис. 1) и обратно, неизбежно должны возникать во время сброса в Северный ледовитый океан огромных масс довольно теплой и пресной воды из Евразийского океана. Возможно, что именно этот процесс происходил в период 14,7-11,6 тыс. лет тому назад и наблюдался (Alley et al. 1993) в виде резкого изменения толщины годичных отложений льда в ледниковом щите Гренландии во время периода Бёллинг/Аллерёд между 14670 и 12890 годами тому назад (рис. 4).
Рис. 4. Изменение толщины годичных отложений льда в ледниковом щите Гренландии (По Alley etal., 1993).
По оси ординат - толщина годичного слоя (м).
По оси абцисс - время (тыс. лет после 1950 с точностью ± 250 лет).
5. Евразия в период перехода от оледенения к Голоцену.
Процессы чередования ледниковых и межледниковых периодов в Евразии представляют по ряду причин особый интерес. Поэтому рассмотрим их более подробно, чем это представлено на рис. 1 в сопоставлении с результатами приведенными на рис. 4. На рис. 5А приведена карта Евразии в период последнего оледенения до окончания Старого Дриаса 14670 лет тому назад. Конечно, эта ситуация складывалась постепенно. Вначале стоками рек Оби, Енисея и Лены была затоплена вся Западно-Сибирская низменность, после чего через Тургайскую ложбину воды этих сибирских рек хлынули в Аральское море и начали затопление Туранской низменности, а затем и Каспийского и Черного морей с прилегающими к ним Прикаспийской, Причерноморской и Придунайской низменностями.
Возможно, что именно этот механизм может помочь найти ответ на вопрос (Васильев, 1982) откуда в Каспий поступало несколько сот км3 воды в год во время, например, ранне-Хвалынской трансгресии Каспия, произошедшей в конце Валдайского оледенения, когда уровень Каспия поднялся до отметки 50 м (т.е. на 80 м выше современного).
Поскольку в это время еще не существовало пролива Босфор Фракийский (к этому вопросу мы еще вернемся позднее) затоплению подвергались значительные пространства Русской равнины и сток сибирских рек мог происходить только по южному побережью Балтийского моря через Эльбинский поток (Праслов, 1984) и далее через Ла-Манш (или Францию) непосредственно в Атлантический океан. Когда и этот сток оказался перекрытым наступающим Скандинавским ледником, воды сибирских рек оказались в своеобразной ловушке и могли только увеличивать уровень образовавшегося таким образом гигантского Евразийского океана. Не затопленными оставались Урал, Волжская, Среднерусская и Валдайская возвышенности и Донецкий кряж, ставшие относительно крупными островами. Затопление должно было "загонять" население на эти "острова". Возможно именно это является причиной обнаруженной археологами на территории Русской равнины смешения культур позднего палеолита в рамках одного поселения (Рогачев, Аникович, 1984).
Примерно в середине последнего ледникового периода сложилась географическая ситуация, приведенная на рис. 5А. При этом на территории Евразии возникли не только огромные затопления (Евразийский океан), но и значительные осушения шельфа ряда морей вследствие накопления воды в ледниках и внутренних морях. Это в частности, территория Берингии (Свиточ и Талденкова, 1993) и довольно большие территории шельфа Средиземного моря, как это показано на рис. 5А.
Вообще, по разным расчетным оценкам, понижение уровня Мирового океана во время оледенений могло достигать 200 метров. Однако для Средиземного моря в эпоху последнего ледникового периода были в 1991 году получены надежные экспериментальные данные о том, что 20-17 тыс. лет тому назад уровень Средиземного моря был как минимум на 37 м. ниже современного. Это следует из того факта, что вход в обнаруженную вблизи Марселя французским аквалангистом Анри Коске пещеру с рисунками и отпечатками ладоней людей, посещавших ее 20-17 тыс. лет тому назад, находится в настоящее время на глубине 37 м ниже современного уровня Средиземного моря (Дэвлет, 1993). Судя по опубликованному рисунку береговая терраса моря в то время находилась еще ниже, на глубине 50-70 метров от современного уровня Средиземного моря.
Это означает, что обширные области теперешнего шельфа Средиземного моря занятые ныне Эгейским, Адриатическим и Лигурийским морями, а также частью прибрежных вод Испании и Северной Африки как это показано на рис. 5А были 20-15 тыс. лет тому назад населенными территориями.
К 14670 году (рис. 4) тому назад осолонение вод Северного Ледовитого океана достигло того порогового (критического) значения Sкр (рис. 3), которое привело к восстановлению межледниковой картины течений в Северной Атлантике (рис. 1А), воды Гольфстрима вновь прорвались в Северный ледовитый океан и расплавили часть ледяной дамбы, ранее препятствующей стоку в океан пресных вод Северодвинского моря (рис. 5Б). Пресные воды этого моря скатывались в Северный ледовитый океан по мере увеличения ширины и глубины протаявшего стока и распресняли его воды в период А Бёллинг/Аллерёда (рис. 4), длительностью около 450 лет, до тех пор пока они вновь не достигли порогового значения Sкр и картина течений в Северной Атлантике не возвратилась к ледниковому типу (рис. 1В). Новый микроледниковый период (1 на рис. 4) во время которого восстановилась ледяная дамба и, возможно частично, Северодвинское море (рис. 5А) длился около 100 лет после чего воды Гольфстрима вновь прорвались в Северный ледовитый океан (рис. 1А), растопили ледяную дамбу Северодвинского моря и вызвали его спуск в океан (рис. 5Б). Этот теплый период (период В Бёллинг/Аллерёда на рис. 4) длился около 300 лет и вновь сменился микроледниковым периодом длительностью около 100 лет (рис. 4) с восстановлением ледяной дамбы (рис. 5Д).
Эта ситуация в период Бёллинг/Аллерёда повторялась еще дважды (периоды С и D на рис. 4). В последний раз во время относительно теплого периода D (рис. 4) произошло расплавление ледяной дамбы в Карском море и начался спуск в Северный ледовитый океан пресных вод Западно-Сибирского моря с соответствующим осушением огромных пространств на севере Европы и Сибири (рис. 5В). На этот раз в Северный ледовитый океан было сброшено такое большое количество пресной воды, что очень быстро картина течений в Северной Атлантике вернулась к ледниковому типу (рис. 1Б), вновь восстановилась ледяная дамба и начался новый ледниковый период, известный под названием Молодой Дриас (рис. 4;рис. 5А). Опреснение вод Северного ледовитого океана на этот раз было столь значительным, что повышение их солености до порогового уровня Sкр (рис. 3) заняло 1250 лет (рис. 4). За этот период Евразийский океан восстановил свой максимальный объем как это показано на рис. 5А.
Следующий сброс вод Евразийского океана (рис. 5А) произошел не в Северный ледовитый океан, что привело бы, как мы могли это видеть на примере Бёллинг/Аллерёда к быстрому восстановлению условий ледникового периода, а на юг через прорвавшиеся проливы Босфор и Дарданеллы в сильно обмелевшее в ледниковый период Средиземное море. При этом осушению подверглась вся Русская равнина и уменьшилась глубина Туранского и Западносибирского морей до уровня, определяемого высотой порога Манычского и Тургайского проливов. Сброс вод был быстрый и огромный. Это привело к затоплению значительных территорий на теперешнем шельфе Средиземного моря (рис. 5Г).
Этот прорыв Босфора и Дарданелл произошел 11640 лет тому назад и дал начало Голоцену. Полное восстановление Гольфстрима в Северном ледовитом океане, произошедшее в самом начале Голоцена, привело к расплавлению ледяной дамбы как на участке Северодвинского моря, так и на участке Западно-сибирского морей и стоку их вод в Северный ледовитый океан (рис. 5Д). Содержащаяся в этих морях масса пресной воды была уже, вероятно, не столь высока чтобы вызвать изменение карты течений в Северной Атлантике (рис. 1А) и с этого момента установился относительно теплый климат современного межледникового периода. От огромного Евразийского океана (рис. 5А) в начале Голоцена осталось только два водоема - Балатонское море в Европе и Туранское море в Средней Азии (рис. 5Д), которые медленно высыхали в Голоцене. Разделение, в частности, Туранского моря на современные Каспийское и Аральское моря произошло, вероятно, 2-3 тыс. лет тому назад.
Поскольку главные катастрофические события, связанные с окончанием последнего ледникового периода (грандиозные затопления равнин Евразии, прорыв Босфора и Дарданелл и затопление прибрежных равнин Средиземного моря) происходили в период между 12000-11640 лет тому назад, можно ожидать, что эти катастрофические события оставили след в древнейших культурных памятниках народов. Действительно, упоминания о "великом потопе" встречаются в шумерских и греческих мифах и древнеславянских преданиях. По-видимому ту же основу имеют и письменные источники - ведические и библейские тексты. Анализ этих данных явно выходит за рамки этой Конференции и потребует самостоятельного исследования. Однако ссылки на труды известных древних ученых здесь все-таки уместны.
О прорыве Босфора и Дарданелл писали греческие ученые. В III веке до нашей эры физик Стратон из Лампсака писал (Страбон, 1994): "Евксинский Понт (Черное море) прежде не имел выхода у Византия, но реки, впадающие в Понт прорвали и открыли проход и вода устремилась в Пропонтиду (Мраморное море) и Геллеспонт (Дарданеллы)". Аналогичного мнения придерживаются и некоторые современные специалисты (Праслов, 1984).
Другим греческим ученым, ссылка на которого здесь уместна, был, конечно, Платон, сообщавший со ссылкой на Солона, который в свою очередь ссылался на сведения, полученные от египетских жрецов, что 11600 лет тому назад в результате катастрофического затопления погибли афинское войско (вероятно, в Эгейском море) и Атлантида, находившаяся в Атлантическом море (Платон, 1994). Приведенная выше дата 11600 лет тому назад складывается из времени жизни Солона (6 век до нашей эры), сведений египетских жрецов о том, что катастрофа произошла за 9000 тыс. лет до момента сообщения этих сведений Солону и 2000 лет, прошедших от начала новой эры. В современной литературе распространено мнение о том, что Платон выдумал Атлантиду для иллюстрации своего идеального государственного устройства и нет никаких объективных доказательств того, что Атлантида могла существовать и погибнуть (Панченко, 1990). Полезно, однако, сопоставить дату гибели Атлантиды Платона (11600 лет т.н.) и дату катастрофически быстрого изменения климата в Северном полушарии (11640 лет т.н.), определенную по изменению толщины слоев льда в Гренландии (Alley et al., 1993), которую мы связываем с моментом катастрофически быстрого затопления шельфа Средиземного моря водами Евразийского океана после прорыва Босфора и Дарданелл (рис. 5 Г).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приведенная в настоящей работе палеографическая реконструкция Евразии в период перехода к современному межледниковому периоду на основе новой модели оледенений Северного полушария (Карнаухов А. В., 1994а) и результатов бурения ледникового покрова Гренландии (Alley et al., 1993) представлялась полезным шагом для последующей проверки работоспособности этой релаксационной модели.
Рис. 6. Причинно-следственная диаграмма процессов, определяющих периодические изменения климата и приводящих к наступлению эпох оледенений. Причинно-следственная цепочка, описываемая в настоящей статье, показана более толстыми линиями.
Необходимость создания новой теории оледенения Северного полушария стала особенно ясной после анализа результатов бурения льда Гренландии, когда было установлено, что изменения климата происходили очень быстро в течение всего нескольких лет, а сам процесс имел пороговый триггерный характер, что не укладывается в рамки имеющихся гипотез и теорий оледенений (Johnsen et al., 1992; Alley et al., 1993).
Разработка новой теории периодических оледенений в Северном полушарии представляется крайне актуальной и срочной задачей ввиду необходимости прогнозировать будущие изменения климата и время наступления нового ледникового периода. Срочность и актуальность связана прежде всего с тем обстоятельством, что за последние 1000 лет поверхностное Лабрадорское течение практически вплотную приблизилось к Гольфстриму и к настоящему времени разница плотностей вод Гольфстрима и Лабрадорского течения составляет всего 4%. Путешествие Лейфа Эриксона показывает, что всего 1000 лет тому назад климат Исландии, Гренландии и Нью-Фаунленда был значительно мягче. Это означает, вероятно, что Лабрадорское течение 1000 лет тому назад "ныряло" в глубины Атлантики значительно севернее, чем сейчас.
Все это вместе взятое заставляет думать, что наступление нового ледникового периода возможно в не столь отдаленном будущем, чем это предполагалось ранее. С другой стороны существуют предположения, что новый ледниковый период может вообще не наступить в связи с общим потеплением климата Земли, вызванным ростом концентрации СО2 в атмосфере (Карнаухов А.В., 1994b, 1996).
Однако, если предложенная модель оледенения (Карнаухов А.В., 1994а) верна, то потепление климата, связанное с ростом концентрации СО2 в атмосфере, наоборот, должно резко ускорить наступление нового ледникового периода за счет увлажнения климата в Северном полушарии и связанного с этим увеличения стока пресных речных вод в Северный ледовитый океан, как это показано на причинно-следственной диаграмме, приведенной на рис. 6 (Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н., 1997).
Сложность и актуальность затронутой проблемы делает весьма целесообразным ее интердисциплинарное обсуждение на пороге XXI века.
Работа выполнена при поддержке РФФИ. Грант № 95-04-11843а.
ЛИТЕРАТУРА
Будыко М.И. (1977). Глобальная экология. Мысль. М.
Бялко А.В. (1989). Наша планета - Земля. Наука, М., с. 1-237.
Васильев Ю.М. (1982). Последнее оледенение, аридные климаты и Каспийские трансгресии. В кн. Развитие природы на территории СССР в позднем плейстоцене и голоцене. Наука, М., с. 132-134.
Величко (Ред. 1993). Развитие ландшафтов и климата Северной Евразии. №1, Наука, М., с. 101.
Долуханов П.М. (1989). Природные условия эпохи мезолита на территории СССР. Археология СССР, Мезолит, Наука, М., с. 6-11.
Дэвлет Е.Г. (1993). Пещера Анри Коске. Природа, №8, с. 108-110.
Карнаухов А.В. (1994а). Динамика оледенений в Северном полушарии как автоколебательный релаксационный процесс. Биофизика, т. 39, №6, с. 1094-1098.
Карнаухов А.В. (1994b). К вопросу об устойчивости химического состава атмосферы и теплового баланса Земли. Биофизика, т. 39, №1, с. 148-152.
Карнаухов А.В. (1996). Парниковая катастрофа и проблемы устойчивого развития человеческой цивилизации. Биофизика, т. 41, №2, с. 523-526.
Карнаухов А.В., Карнаухов В.Н. (1997). Куда текли сибирские реки во времена ледниковых периодов? Природа. №1, с. 46-55.
Монин А.С. (1978). Физика Океана. Гидрофизика Океана, Наука, М., с. 350.
Панченко Д.В. (1990). Платон и Атлантида. Наука, Л. с, 188.
Платон (1994) Собр. сочинений, т. 3. Диалоги Тимей и Критий. Мысль, М. с. 421-516.
Праслов Н.Д. (1984). Развитие природной среды на территории СССР в антропогене и проблемы хронологии и периодизации палеолита. Археология СССР. Палеолит СССР, Наука, М., с. 23-40.
Рогачев А.Н., Аникович М.В. (1984). Поздний палеолит Русской равнины и Крыма. Археология СССР. Палеолит СССР. Наука. М., с. 162-271.
Свиточ А.А., Талденкова Е.Е. (1993). История ландшафтов Берингии. Природа, №8, с. 66-70. Страбон (1994). География. Лодомир, М., С- 49, С- 507.
Томирдиаро С.В. (1994). Останцы растаявшей Арктиды. Природа, №3, с. 98-107.
Alley R.B., Meese D.A., Shuman C.A., Gow A.J., Taylor K.C., Grootes P.M., White J.W.C., Ram М., Waddington E.D., Mayewski P.A., Zielinski G.A. Abrupt increase in Greenlandd snow accumulation at the end of the Youger Dryas event. Nature, 1993, v. 362, №6420, p. 527-529.
Johnsen S.J., Clausen H.B., Dansgaard W., Fuhrer K., Gundestrup N., Hummer C.U., Iversen P., Jouzel J., Stauffer В., Steffensen J.P. (1992). Irreguir glacial interstadials recorded in a new Greenland ise core. Nature, v. 359. pp. 311-313.
Поделиться82010-07-08 22:14:58
Парниковая катастрофа
http://www.pereplet.ru/text/karnauhov1.html
В.А.Карнаухов
В конце 80-х - начале 90-х годов в литературе активно обсуждалась проблема увеличения среднепланетарной температуры Земли, связанного с ростом концентрации СО 2 в атмосфере в результате сжигания углеводородного топлива (угля, нефти, газа), - так называемый "парниковый эффект".
Господствующей в тот момент являлась гипотеза, предполагавшая, что в результате повышения среднепланетарной температуры и концентрации СО 2 увеличится скорость фотосинтеза, что, в свою очередь, должно будет привести к стабилизации среднепланетарной температуры Земли и концентрации СО 2 на новом, более высоком уровне .
Целью нашей работы (Лаборатория биофизики биоценозов ИБК РАН) было определение равновесных параметров атмосферы Земли (температуры, концентрации СО 2 ) при условии продолжающегося сжигания углеводородного топлива (уголь, нефть, газ и др.). Планировалось рассмотреть несколько сценариев развития мировой энергетики, а также максимально подробно учесть различные процессы, происходящие в живой и неживой природе Земли.
Проведенный анализ литературы показал, что, несмотря на большое количество научных публикаций о парниковом эффекте, среди них практически отсутствовали междисциплинарные работы, в которых делались бы попытки построения интегральной модели данного явления, включающей процессы в живой и неживой природе.
Более того, выяснилось, что в этой области существует немало ошибочных, но, при этом, благодаря популярным изданиям, устоявшихся взглядов. Концептуально (к 1992 г.) проблема описания парникового эффекта практически находилась в том же состоянии, в котором она находилась в конце 50-х - начале 60-х годов (Будыко).
Основные результаты, полученные в ходе исследования.
1. Недостаточность биологических механизмов удаления СО 2 из атмосферы.
Практически сразу был установлен факт значительной (на несколько порядков) недостаточности биологических механизмов изъятия СО 2 из атмосферы по отношению к его техногенному выбросу. Действительно, общая продукция органических веществ в результате процессов фотосинтеза (в пересчете на углерод) составляет около 43 млрд. т/год (БСЭ, углерод), что выше уровня техногенного выброса СО 2 в атмосферу (1.8 млрд т/год). Однако большая часть связанного углерода, благодаря процессам дыхания, гниения, пожарам и т. д., снова возвращается в атмосферу в виде СО 2 . Разница между биогенным связыванием (фотосинтезом) СО 2 и выделением связанного в результате фотосинтеза СО 2 (дыхание, пожары и т.п.) невелика и составляет всего 45 млн. т/год, что почти в 50 раз меньше уровня техногенного выброса СО 2 в атмосферу (см. приложение 3 ).
К сожалению, во многих публикациях по экологии (особенно в научно-популярных) сравниваются величины общей продукции органических веществ в результате фотосинтеза и техногенного выброса СО 2 , что создает иллюзию тривиальной обратимости современных изменений в атмосфере Земли.
Примечание: Здесь и в приложении все величины указаны в пересчете на углерод. В приложении, кроме того, все величины даны в пересчете на 1 см 2 поверхности Земли (510 млн. км 2 = 0.51х10 19 см 2).
2. Роль различных биоценозов в долговременном извлечении СО 2.
КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА
= 10-6 г/см2 в год
Была проанализирована роль различных биоценозов в долговременном извлечении СО 2 из атмосферы. Вопреки достаточно распространенному мнению, что "лес - легкие планеты", оказалось, что роль биоценозов лесов в долговременном связывании СО 2 крайне мала, поскольку практически весь связанный благодаря фотосинтезу углерод возвращается в атмосферу в виде СО 2 вследствие процессов дыхания, гниения отмирающих листьев и древесины, а также лесных пожаров.
Для долговременного извлечения СО 2 из атмосферы необходимо, чтобы значительная часть связанного в результате процессов фотосинтеза углерода оказывалась недоступна для процессов окисления. Такие условия существуют только в биоценозах болот и биоценозах тропических морей (см. приложение 4 ).
В биоценозе болота отмирающая растительность попадает в стоячую воду с крайне низким содержанием растворенного кислорода и накапливается там, практически не разлагаясь (частичное анаэробное разложение с образованием метана не меняет общей картины). Накапливающиеся в болотах частично разложившиеся остатки растительности образуют торфяные пласты, из которых впоследствии образуются месторождения бурого и каменного угля.
В настоящее время общая площадь болот на Земле сократилась почти в два раза и продолжает сокращаться в результате их осушения. Соответственно уменьшается количество извлекаемого из атмосферы СО 2 . Следует отметить, что зачастую осушение болот сопровождается вымиранием видов, приспособленных к существованию в определенных условиях конкретных болот, расположенных в конкретной климатической зоне. Поэтому восстановление площади болот связано сегодня не только с трудностью изъятия земель из сельскохозяйственного оборота, но и невозможностью восстановления в ряде случаев полноценных биоценотических сообществ.
В биоценозах тропических морей изъятие СО 2 из океанической воды, куда он попадает из атмосферы, происходит несколько иным образом. Углекислый газ используется в качестве "строительного материала" при образовании известковых раковин и чехлов. Практически все карбонаты земной коры (известняки, доломиты, мрамор, мел и т.д.) имеют биогенное происхождение. Среди наиболее важных климатообразующих видов отметим коралловые полипы и фораминиферовый планктон (всего около 80 видов).
Следует отметить, что состояние климатообразующих биоценозов тропических морей изучено слабо. Имеются разрозненные сведения о гибели коралловых рифов. Систематические наблюдения состояния фораминиферового микропланктона не проводятся, хотя можно предположить, что в результате сброса гербицидов и пестицидов в Мировой океан одним из наиболее уязвимых компонентов биоценоза тропических морей окажется именно фораминиферовый планктон.
Отметим, что нами, по-видимому, впервые было введено понятие климатообразующих биоценозов (видов) и объединены проблемы биоразнообразия и устойчивости климата Земли.
Примечание: В Приложении 4 показаны основные процессы, влияющие на концентрацию СО 2 в атмосфере Земли. Стрелками обозначены причинно-следственные связи между процессами. Красными стрелками - прямое действие, синими - обратное (тормозящее). Фигурка человека обозначает антропогенное воздействие.
3. Роль парникового эффекта в формировании климата планет.
Вопреки распространенному мнению, что парниковый эффект лишь незначительно "подправляет" температуру, которая, в основном, определяется интенсивностью солнечного излучения, падающего на ту или иную планету, оказалось, что "парниковый эффект" способен изменять температуру планеты на несколько сотен градусов. Например, среднепланетарная температура Венеры при параметрах атмосферы, аналогичных земным, должна была бы быть всего на 50 0 С выше, чем на Земле (см. приложение 5). Однако, как известно, среднепланетарная температура Венеры составляет почти 500 0 С. Таким образом, за счет сильного парникового эффекта температура поверхности Венеры увеличивается более, чем на 400 0 С.
Повышение среднепланетарной температуры Земли даже на 50 0 С имело бы катастрофические последствия для человеческой цивилизации. Повышение среднепланетарной температуры на 150 0 С, по-видимому, сделало бы невозможным существование жизни на Земле (по меньшей мере, в ее нынешней форме). Поэтому для обозначения такого сценария изменения климата Земли в результате повышения концентрации СО 2 , при котором рост среднепланетарной температуры составит 50 0 С и более, нами введено понятие "Парниковой катастрофы".
4. Количественная модель парникового эффекта.
Для прогнозирования скорости изменения среднепланетарной температуры Земли важно иметь хотя бы грубую количественную оценку зависимости среднепланетарной температуры от концентрации СО 2 в атмосфере. К сожалению, существующие модели атмосферы, которые создавались преимущественно для задач метеорологии, не дают однозначного ответа на этот вопрос.
Нами была предложена сравнительно простая модель, позволившая дать количественную оценку влияния концентрации парниковых газов на среднепланетарную температуру
где D Т (CO2) - прирост температуры поверхности планеты за счет парникового эффекта,
С со 2 - концентрация парниковых газов у поверхности планеты, С кр со 2 - концентрация парниковых газов, при которой атмосфера поглощает половину длинноволнового (инфракрасного) излучения поверхности планеты, b - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность температуры
и зависящий от таких универсальных параметров, как: m co2, - молярная масса парникового газа, с P - изобарная теплоемкость атмосферы , R0 - универсальная газовая постоянная, T - температура планеты, лишенной парникового эффекта. Для Земли и Венеры коэффициенты b примерно равны и составляют 37 0 С.
Формула (1) дает правильное значение современной среднепланетарной температуры, как для Земли, так и для Венеры (см. приложение 6). Изменение среднепланетарной температуры Земли в соответствии с формулой (1) должно было бы составить (за время инструментальных наблюдений концентрации СО 2 ) около 8 0 С.
5. Другие факторы, влияющие на изменение среднепланетарной температуры Земли.
Мы получили довольно большое различие между расчетным значением парникового эффекта (8 0 С) и реально наблюдаемым повышением среднепланетарной температуры Земли (1-2 0 С) (по различным данным). Существует две основные причины этого:
1. Во-первых, при оценке величины парникового эффекта целью наших расчетов было получение предельного стационарного значения температуры Земли. Поскольку рост концентрации СО 2 в атмосфере происходит сравнительно быстро, реально среднепланетарная температура Земли не успевает достичь своего стационарного значения. Отметим здесь, прежде всего, роль Мирового океана, как гигантского теплового буфера, стабилизирующего температуру Земли. Кстати, на полюсах, где влияние Мирового океана на формирование температурного режима не столь значительно, происходят более существенные колебания среднегодовой температуры (см. приложение 7 ).
2. Во-вторых, наряду с парниковым эффектом, имеются и другие механизмы, влияющие на формирование среднепланетарной температуры Земли. Одним из таких механизмов является накопление аэрозольных частиц в верхних слоях атмосферы. Именно этот механизм лежит в основе широко известной модели "ядерной зимы" (Моисеев и другие), когда в результате обмена ядерными ударами в атмосферу попадает значительное количество аэрозолей. Считается, что падение среднепланетарной температуры Земли в результате наступления "ядерной зимы" может составить 40 0 С и более.
Конечно, поступление в настоящее время аэрозольных частиц в атмосферу Земли происходит в меньших количествах, чем при обмене ядерными ударами. Вместе с тем, масштабы такого аэрозольного загрязнения атмосферы (с учетом эффектов накопления) сравнимы с разовыми уровнями поступления аэрозольных частиц во время ядерной войны (см. приложение 8 ).
Среди источников аэрозольных частиц особо следует выделить проведение наземных ядерных испытаний, проводившихся в период с 1945 по 1965 год и быстрое развитие реактивной гражданской авиации в период до 1970 года (нефтяной кризис), поскольку данные источники аэрозольного загрязнения атмосферы приводят к непосредственному поступлению сажевых аэрозольных частиц в верхние слои атмосферы (стратосферу). Возможно, именно эти факторы привели к относительной стабилизации (и даже к снижению в приполярных областях) среднепланетарной температуры в период с 40-х по 70-е годы 20-го века.
Следует подчеркнуть, что создание строгой количественной модели изменения среднепланетарной температуры Земли, учитывающей наряду с ростом концентрации СО 2 в атмосфере аэрозольное загрязнение ее верхних слоев, а также и другие факторы, такие, как инерционность изменения температурного режима Мирового океана, представляет собой весьма сложную задачу, для решения которой требуется объединение усилий специалистов самых различных областей научного знания.
1. Оценка предстоящего времени существования человеческой цивилизации.
На основе имеющихся данных о ежегодном техногенном поступлении СО 2 в атмосферу построена модель изменения среднепланетарной температуры Земли для двух сценариев развития мировой энергетики. Первый сценарий - "оптимистический", предполагает, что техногенный выброс СО 2 в атмосферу не будет увеличиваться со временем, а будет зафиксирован на современном уровне. Второй сценарий - "реалистический", предполагает, что поступление СО 2 в атмосферу будет расти с той же скоростью, что и в настоящее время (техногенный выброс СО 2 удваивается каждые 50 лет). "Пессимистический" сценарий, предполагающий ускорение техногенного выброса СО 2 , нами не рассматривался. На основе рассмотренных сценариев роста техногенного выброса СО 2 были получены следующие оценки времени существования человеческой цивилизации: (Табл1.)
Таблица 1.
Сценарии развития мировой энергетики
Критическая стадия
Парниковой
катастрофы
D Т = 50 град С
Терминальная стадия
Парниковой катастрофы
D Т = 150 град С
Оптимистический сценарий
техногенный выброс СО 2 останется постоянным
(первое удвоение концентрации СО 2 произойдет через 100 лет).
300 лет
6000 лет
Реалистический сценарий
техногенный выброс СО 2 будет расти теми же темпами, что и сегодня (удвоение концентрации СО 2 будет происходить каждые 50 лет).
100 лет
300 лет
Отметим, что учет тепловой инерции Мирового океана и аэрозольного загрязнения верхних слоев атмосферы, в силу относительно малых характерных времен этих процессов, не способен принципиально изменить приведенные оценки, хотя и несколько отдаляет времена катастрофических изменений климата Земли.
2. Роль природных (неантропогенных) источников СО 2.
Показано, что природные (неантропогенные) источники поступления СО 2 в атмосферу могут существенно ускорить рост среднепланетарной температуры Земли. Среди таких источников особо следует выделить следующие:
1. Повышение температуры вод Мирового океана вслед за изменением среднепланетарной температуры Земли будет приводить к понижению растворимости углекислого газа (СО 2 ) в океанической воде. Излишек углекислого газа будет поступать в атмосферу. Поскольку в Мировом океане содержится примерно в 60 раз больше СО 2 , чем в современной атмосфере, то потенциально этот источник СО 2 представляет собой большую опасность.
2. Еще большее количество связанного СО 2 содержится в земной коре (почти в 50 000 раз больше, чем в атмосфере Земли и примерно столько же, сколько в атмосфере Венеры) в виде карбонатосодержащих пород (известняки, доломиты, мрамор, мел и т. д.). Разложение карбонатов, как в результате смещения температурных зон из-за повышения температуры поверхности Земли, так и в результате воздействия человека на земную кору (подземные испытания ядерного оружия, бурение скважин и т. д.) может привести к выделению огромных количеств СО 2 в атмосферу.
3. Другим потенциально опасным природным источником СО 2 является метан-гидратные залежи на дне Мирового океана, представляющие собой кристаллические комплексы молекул метана и воды. Такие комплексы устойчивы только при высоком давлении и низких температурах. Повышение температуры придонных вод Мирового океана может привести к потере устойчивости метан-гидратных комплексов, их разложению и поступлению в атмосферу значительных количеств метана и СО 2 (в результате окисления метана метан-окисляющими бактериями и непосредственного окисления в верхних слоях атмосферы)
Общим свойством вышеперечисленных потенциальных природных источников СО 2 является наличие сильной положительной обратной связи "температура - концентрация СО 2 ", что может привести к лавинообразному росту концентрации СО 2 в атмосфере даже при условии полного отказа от сжигания углеродсодержащего минерального топлива (уголь, нефть, газ). В сочетании с разрушением природных биосистем, участвующих в извлечении СО 2 из атмосферы, это может привести к необратимому изменению химического состава атмосферы и климата Земли (см. приложение 4 ).
В этом случае физико-химические параметры на поверхности Земли будут близки к параметрам, существующим в настоящий момент на поверхности Венеры.
1. Повышение среднепланетарной температуры может спровоцировать наступление ледникового периода.
Парадоксальным следствием глобального повышения температуры Земли может стать наступление "ледникового периода" на севере Евразии и Америки в самом недалеом будущем.
Действительно, картина течений в Северной Атлантике (см. приложение 9) определяется соотношением плотностей вод Лабрадорского течения и течения Гольфстрим. Если холодные, но, при этом, более пресные воды Лабрадорского течения оказываются плотнее более теплых и соленых вод Гольфстрима, то формируется картина течений, характерная для межледниковья. Лабрадорское течение как бы подныривает под Гольфстрим (Рис.1. приложения 9), а Гольфстрим (Североатлантическое течение) беспрепятственно несет свои воды в Ледовитый океан, "обогревая" северные районы Евразии и Америки.
Распреснение Ледовитого океана в результате таяния Гренландского ледника и общего увлажнения климата при повышении среднепланетарной температуры Земли может привести к еще большему распреснению вод Лабрадорского течения и снижению их плотности. Если плотность вод Лабрадорского течения станет ниже плотности вод Гольфстрима, то Лабрадорское течение поднимется на поверхность, перекрывая путь Гольфстриму на Север (Рис. 2. прилоения 9). Сформируется картина течений, характерная для ледниковых периодов. В результате подобной перестройки течений нарушается меридиональный перенос тепла между тропическими и полярными областями. На севере Евразии и Америки температура понизится, а в экваториальной зоне возрастет.
Такое изменение климата может произойти довольно быстро (в течение 2-5 лет) и иметь катастрофические последствия для мировой экономики. В зоне оледенения окажутся многие промышленно развитые страны Европы и Америки, резко сократятся посевные площади под сельскохозяйственными культурами, возрастут расходы на отопление жилищ, а в некоторых районах возникнет необходимость эвакуации населения (десятки, а возможно, сотни миллионов человек). В тропической зоне, из-за увеличения среднегодовых температур, не исключено расширение существующих и образование новых засушливых территорий.
Как уже указывалось выше, перестройка картины течений в Северной Атлантике произойдет в тот момент, когда плотность вод Лабрадорского течения станет ниже плотности вод Гольфстрима. Оценка времени наступления этого момента должна учитывать не только снижение плотности вод Лабрадорского течения в результате распреснения, но и снижение плотности вод Гольфстрима из-за повышения среднепланетарной температуры. Наболее вероятным наступление "ледникового периода" представляется в момент массированного таяния Гренландского ледника (через 25-100 лет), однако есть данные (см. приложение 10), что "ледниковый период" может наступить и в еще более недалеком будущем.
Одним из следствий наступления нового "ледникового периода" будет резкий рост сжигания угля, нефти и газа для отопления жилищ, что может только ускорить начало терминальной стадии Парниковой катастрофы.
Современное состояние проблемы (2000 г.).
Подводя некоторый итог проделанной работе, можно сказать, что достигнут определенный уровень понимания общих тенденций изменения климата Земли в результате деятельности человека. Построена причинно-следственная модель взаимосвязи отдельных климатообразующих процессов. Даны оценки характерных времен развития климатических изменений и предложена периодизация этапов Парниковой катастрофы (см. приложение 11 ).
К сожалению, делается вывод о возможной реализации крайне неблагоприятного сценария изменения климата Земли в результате повышения концентрации СО 2 и других парниковых газов. В частности, этот вывод опирается на следующие утверждения:
1. Явная недостаточность природных механизмов изъятия СО 2 из атмосферы Земли на фоне разрушения климатообразующих биоценозов (болота, тропические моря), а также продолжение сжигания минерального топлива не позволяет надеяться на самопроизвольную стабилизацию концентрации СО 2.
2. Наличие в неживой природе потенциально опасных источников СО 2 (растворенный в океане СО 2 , карбонаты МеСО 3 в земной коре, метан-гидратные месторождения) и существование сильной положительной обратной связи "среднепланетарная температура - концентрация СО 2 " может вызвать лавинообразное увеличение концентрации СО 2 в атмосфере Земли даже при условии полного отказа от сжигания минерального топлива.
3. Парниковый эффект (как это видно на примере Венеры) может привести к увеличению температуры Земли на несколько сотен градусов.
Актуальные научные задачи в рамках данного направления исследований.
1. Научной задачей исключительной важности представляется создание глобальной системы мониторинга изменения климата Земли. К сожалению, в настоящий момент имеется лишь два основных источника таких данных: во-первых, данные метеорологических наблюдений, для которых характерно наличие значительных методических и приборных погрешностей и ограниченный спектр наблюдаемых величин, и, во-вторых, данные собственно климатических наблюдений (например, обсерватория в Мауна-Луна (Гавайские о-ва), которые, впрочем как правило, географически разрознены и также не обеспечивают измерения необходимого спектра климатообразующих параметров. К числу таких климатообразующих параметров следует отнести:
* Традиционные метеорологические данные: температура воздуха, направление ветра, атмосферное давление, количество осадков.
* Температура земной поверхности, измеренная на глубине 1-2 метра для повышения точности и исключения случайных и быстропериодических факторов (суточный ход).
* Температура и соленость вод Мирового океана, скорость и направление океанических течений на различных глубинах.
* Химический и аэрозольный состав атмосферы.
* Состояние основных климатообразующих биоценозов и интенсивность
связывания ими СО 2.
* Мониторирование техногенного воздействия на климатообразующие системы: выброс СО 2 , аэрозолей, загрязнение Мирового океана (пестициды, гербициды, нефтяная пленка и т.д.), уменьшение площади болот в результате осушения.
1. Получение достаточного массива данных об изменении во времени основных климатообразующих параметров позволит перейти к задаче построения количественной модели изменения климата Земли. Важными подзадачами здесь является количественное моделирование следующих процессов:
* повышение среднепланетарной температуры Земли в результате парникового эффекта с учетом аэрозольного загрязнения верхних слоев атмосферы и тепловой инерции Мирового океана.
* рост концентрации СО 2 в атмосфере как с учетом антропогенных источников, так и с учетом существования естественных источников СО 2 и наличия сильной положительной обратной связи в системе "среднепланетарная температура - концентрация СО 2 " в неживой природе.
* формирование картины течений в Северной Атлантике с целью точного предсказания времени возможного наступления "ледникового периода".
1. Важной задачей в рамках данного направления исследований является поиск наиболее эффективных способов воздействия на климат Земли с целью стабилизации среднепланетарной температуры Земли (и/или концентрации СО 2 в атмосфере).
2. Следует отметить необходимость содействия работам в области возобновляемых источников энергии (солнечная, ветровая и гидроэнергия), получения углеводородного топлива из растительного сырья и бытовых отходов, повышения кпд тепловых двигателей, поскольку одним из наиболее вероятных шагов по предотвращению париковой катастрофы станет отказ от использования минеральных видов углеводородного топлива.
3. Анализ рисков и оценка возможных масштабов материального ущерба для различных сценариев развития Парниковой катастрофы и характера принимаемых мер должны являться важной составной частью исследований в данной области.
4. Нельзя не упомянуть здесь также исследования по анализу социально-политических аспектов данной проблемы.
Организационные задачи.
Парниковая катастрофа является беспрецедентной по своим возможным последствиям проблемой, стоящей перед человечеством. Впервые за всю историю существования жизнь на Земле оказалась под угрозой полного уничтожения, причем в не столь отдаленной исторической перспективе (300-1000 лет). Для предотвращения угрозы Парниковой катастрофы потребуются консолидированные усилия всего человечества, и в первую очередь, промышленно развитых стран.
Среди ближайших организационных задач отметим следующие:
1. Формирование целевой национальной программы изучения основных климатообразующих процессов. Организация в рамках такой программы эффективного взаимодействия ученых самых различных специальностей для обеспечения междисциплинарного характера исследования научной проблемы.
2. Информирование правительств и мировой общественности об опасности Парниковой катастрофы с целью привлечения общественного внимания к данной проблеме. Формирование благоприятной международной обстановки как необходимого условия предотвращения Парниковой катастрофы.
3. Организация международного сотрудничества с целью мониторинга климатических изменений и выработки согласованной программы предотвращения угрозы Парниковой катастрофы.