Въпрос 32 - Парников ефект. Причини за краткосрочни колебания на климата.

Парниковия ефект - повишаване на температурата на долните слоеве на атмосферата на планетата в сравнение с ефективната температура, т.е. температурата на топлинното излъчване на планетата, наблюдавано от космоса.

Причини

Промяна на климата - колебания на климата на Земята като цяло или на отделните му региони във времето, изразяващи се в статистически значими отклонения на метеорологичните параметри от дългосрочните стойности за период от десетилетия до милиони години. Вземат се предвид промените както в средните стойности на метеорологичните параметри, така и в честотата на екстремните метеорологични явления. Науката палеоклиматология се занимава с изучаване на изменението на климата. Изменението на климата се причинява от динамични процеси на Земята, външни влияния като колебания в интензивността на слънчевата радиация и напоследък човешки дейности. Призовават се промени в съвременния климат (към затопляне). глобално затопляне.

Промените в климата са причинени от промени в земната атмосфера, процеси, протичащи в други части на Земята, като океани, ледници, както и ефектите, свързани с човешката дейност. Външните процеси, които оформят климата, са промените в слънчевата радиация и земната орбита.

  • промени в размера, релефа и относителното положение на континентите и океаните,
  • промяна в блясъка на слънцето,
  • промени в параметрите на земната орбита и ос,
  • промени в прозрачността и състава на атмосферата, включително промени в концентрацията на парникови газове (CO2 и CH4),
  • промяна в отражателната способност на земната повърхност (албедо),
  • промяна в количеството топлина, налично в дълбините на океана

Нарушения на климата подразделено на променливост на климата, климатични колебания и климатични промени. При променливост на климата разбират относително краткосрочни обратими промени с интервали, по-малки от интервалите, използвани за определяне на климата (няколко десетилетия). Климатичните смущения с големи интервали се наричат климатични колебания, а ако са необратими - до изменението на климата.

Променливост на времето и климатични смущения.Променливостта на времето обикновено се противопоставя на постоянството на климата, което се оправдава с постоянството на факторите, които го формират.В действителност метеорологичният режим под влияние както на външни (климатични) фактори, така и под влияние на промени в състава на атмосферата естеството на активната повърхност, океанската и атмосферната циркулация могат да се променят по всяко време.

И така, най-постоянното е пристигането на слънчева радиация на горната граница на атмосферата за Земята като цяло. Трептенията на слънчевата константа, според съвременните наблюдения, не надвишават част от процента (0,1–0,3%), а астрофизиците все още не допускат значителни колебания в нея. Въпреки това, в резултат на звездната еволюция, слънчевата константа, според техните данни, трябва да се увеличи с около 5% за 1 милиард години. Но вече пристигането на радиация до определени географски ширини и полукълба в определен сезон, под влияние на колебанията в елементите на земната орбита, се променя с големи стойности. Балансът на радиация се променя драстично поради промени в състава на атмосферата. Активната повърхност на земното кълбо също не остава постоянна. Съотношението на площите и разположението на сушата и океаните, скоростта на въртене на Земята и местоположението на полюсите се променят. Областите, заети от сняг и лед, релеф на сушата и нивата на световния океан се променят. Взаимодействието на атмосферната и океанската циркулация с полярния лед създава не само краткосрочни колебания на времето, но и смущения с продължителност до 10 хиляди години, т.е. факторите, които формират климата, се променят с течение на времето. В резултат климатът трябваше да се промени.

Многобройни източници на информация за климата от миналото показват, че то се е променило с течение на времето и тези промени са били значителни.

Основни хипотези, обясняващи изменението на климата и колебанията.Има много научни трудове, посветени на обяснението на причините за промените и колебанията в климата на Земята. Следва само списък на основните хипотези.

  1. Космически хипотези, въз основа на действието на космическите фактори. Те обясняват климатичните промени с колебания в стойността на слънчевата константа, които от своя страна могат да се променят под влиянието на различни причини.
  2. Астрономически хипотези. Те вярват, че колебанията на климата могат да възникнат под влиянието на промени в някои астрономически величини, а именно: наклон на равнината на еклиптиката към равнината на земния екватор, промени в ексцентричността на земната орбита и т.н.
  3. Геоложки хипотези. От хипотезите, обясняващи колебанията на климата с влиянието на геоложки причини, най-голям интерес представлява хипотезата, изложена от W. Köppen и A. Wegener. Авторите на тази хипотеза смятат, че причината за колебанията на климата в различните геоложки епохи са периодичните отклонения на полюсите на земната ос в едната или другата посока.
  4. Хипотеза, обясняваща колебанията на климата чрез промени в съдържанието на въглероден диоксид във въздуха. Този газ предава добре енергията, излъчвана от слънцето, и блокира дълговълновото лъчение от земята. Увеличаването на количеството въглероден диоксид във въздуха може да доведе до повишаване на температурата на въздуха, намаляване на количеството му - намаляване.

Според много изследователи обаче, радикалните климатични промени не се извършват под влияние на някой фактор - космически, астрономически, геоложки и други, а под влияние на всички тези фактори, действащи заедно.

В допълнение към основните промени, климатът претърпява още повече временни промени. Тези промени се случват за по-кратки периоди и са по-малко драматични. По този начин периодичните колебания в количеството на валежите и температурата на въздуха могат да се наблюдават в продължение на няколко десетилетия или по-малко. Изследвания с тази честота показват, че сухите периоди с високи температури се редуват с влажни периоди с ниски температури и тези колебания имат период от 35 години. По-късни проучвания обаче показват, че климатичните колебания наистина съществуват, но техният период не се спазва стриктно. Климатичните колебания могат да бъдат по-дълги или по-кратки.

Съществува хипотези, свързващи временните климатични промени с броя на слънчевите петна. има хипотези, свързващи временните климатични промени с промените в атмосферната циркулация, чиято интензивност и вид силно зависят от слънчевата активност.

Влияние на човека върху климата и микроклимата.Възможността за човешко въздействие върху особеностите на местния климат е без съмнение. Цялата история на човечеството е пропита от желанието да се защитите срещу неблагоприятни метеорологични условия: студ, жега, силен вятър, валежи и др. И да защитите от тях вашето имущество, домашни животни и обработваема земя.

Като цяло има три вида човешко въздействие върху климата:

1) неволни въздействия при развитието на производствени дейности, често несъзнателни;

2) въздействия в процеса на трансформация на природата за нуждите на икономиката, когато такива последици, поне местни, са повече или по-малко известни и като микроклиматични се вземат предвид или дори се използват. Този тип въздействие може да се отдаде на отводняване и напояване на територии, задържане на сняг в полета, създаване на защитни горски пояси и др .;

3) основни въздействия върху природната среда. Този тип въздействие може да се отдаде на развитието на девствени и угарни земи, създаването на резервоари и др. Например създаването на резервоари причинява промяна в сезонните вариации на облачната покривка от различни форми над водни тела, променя вятъра и вертикални токове (поради промяна в характера на активната повърхност). В крайна сметка това се отразява и на валежите.

Въздействие на урбанизацията върху климата и микроклимата. Развитието на градовете причинява значителни промени в микроклимата. Съвкупността от градове в гъсто населен индустриален регион влияе върху климата. В същото време въздействието върху замърсяването на атмосферата и природната среда може да бъде проследено на много стотици километри от индустриалните зони. Всичко това се дължи на четири групи фактори:

1) директни топлинни емисии и промени в радиационния режим;

2) емисии на газове, твърди и течни частици дим, образувани главно поради работата на индустрията, но също така и комуникационни институции, транспорт и др .;

3) промяна в топлинния баланс, главно поради намаляване на изпарението поради ниската водопропускливост на активната повърхност (твърди улични настилки, покриви на къщи и др.) И по-бързото оттичане на водата. Топлинният баланс също се променя поради значително по-високата топлопроводимост на едни и същи покрития на улици, стени на сгради, покриви и др .;

4) неравен терен, изкуствено създаден поради градско развитие с по-голям дял от вертикални повърхности, които отличават градовете от естествения релеф, което води, по-специално, до взаимно засенчване на къщи.

Всички горепосочени фактори действат в комбинация, въпреки че те са малко по-различни в различните климатични и метеорологични условия. Повечето от споменатите фактори са неблагоприятни за природата и населението. По този начин количеството топлина, излъчвано от съвременните големи индустриални градове и зони, в момента, според някои оценки, може да надвишава естествения приток на топлина от слънцето. Промяната в топлинния баланс влияе върху температурата и влажността на въздуха, тяхната дневна и годишна вариация, скоростта на вятъра и др.

Влиянието на промените в състава на атмосферата върху климата и микроклимата.Промяната в състава на атмосферата при сегашното и очакваното ниво на индустриално развитие през следващите 50 години се счита за най-мощният фактор за глобалните климатични промени. Най-пълно е проучен за въглероден диоксид, чийто ефект върху климата е изчислен многократно, като се използват модели, палеоклиматични аналогии и дори емпирични данни за промените в съвременния климат. По-малко данни за ефекта на други следи от примеси върху климата.

Ефектът на концентрацията на въглероден диоксид върху температурата се определя главно от следните негови свойства: прихващане на дълговълнова радиация, идваща от Земята, и намаляване на ефективното излъчване на повърхността на Земята. В този случай граничните температури се увеличават и температурата на високите слоеве на атмосферата намалява поради големи радиационни загуби. Този ефект се засилва от две обстоятелства:

1) увеличаване на количеството водни пари в атмосферата по време на затопляне, което също обхваща радиация с дълги вълни;

2) отстъплението на полярните ледени шапки по време на затопляне, което намалява албедото на Земята на относително високи географски ширини.

Има и други изчисления за увеличаване на концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата. Според най-консервативните оценки обаче растежът му към средата на този век ще надхвърли нивото от 1975 г. с 1,5-2,0 пъти.

С удвояване на концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата, различни модели за изчисление дават промяна в глобалната температура (нейното повишаване) от 1,7 на 3,5 ° C. На съветско-американската среща през 1981 г. тези граници бяха приети от 2 до 3 ° C като най-вероятната.

Изследванията показват, че обезлесяването има незначителен принос за изменението на климата, но има малък принос за повишаването на глобалната температура и за детайлите на валежите на континентите.