Безопасность жизнедеятельности человека (стр. 2 )

Вулканизм

Одно сильное извержение вулкана способно повлиять на климат, вызвав похолодание длительностью несколько лет. Например, извержение вулкана Пинатубо в 1991 году существенно повлияло на климат. Гигантские извержения, формирующие крупнейшие магматические провинции, случаются всего несколько раз в сто миллионов лет, но они влияют на климат в течение длительных периодов времени и даже являются причиной вымирания некоторых видов животных. Первоначально предполагалось, что основной причиной похолодания является выброшенная в атмосферу вулканическая пыль, поскольку она мешает солнечному излучению достигнуть поверхности Земли. Однако измерения показывают, что бóльшая часть пыли оседает на поверхности Земли в течение шести месяцев и существенного влияния на климат Земли не оказывает.

Вулканы являются также частью геохимического цикла углерода. На протяжении многих геологических периодов диоксид углерода высвобождался из недр Земли в атмосферу, нейтрализуя тем самым количество СО2, изъятого из атмосферы и связанного осадочными породами и другими геологическими поглотителями СО2.

Антропогенное воздействие на изменение климата

Антропогенные факторы включают в себя деятельность человека, которая изменяет окружающую среду и влияет на климат. В некоторых случаях причинно-следственная связь является прямой (например, орошение оказывает влияние на температуру и влажность). Различные гипотезы влияния человека на климат обсуждались на протяжении многих лет.

Главными проблемами сегодня являются: растущая из-за сжигания топлива концентрация СО2 в атмосфере, аэрозоли в атмосфере, влияющие на ее охлаждение, и цементная промышленность. Другие факторы, такие как землепользование, уменьшение озонового слоя, животноводство и вырубка лесов, также влияют на климат.

Сжигание топлива

Наблюдавшийся во время промышленной революции в 1750-х годов рост потребления человечеством топлива привел к тому, что концентрация СО2 в атмосфере возросла с ~280 чнм до 380 чнм. При таком росте выбросов концентрация СО2 на конец XXI века будет составлять более 560 чнм. Известно, что сейчас уровень СО2 в атмосфере выше, чем когда-либо за последние 750 000 лет. Вместе с увеличивающейся концентрацией метана эти изменения предвещают рост температуры на 1,4…5,6 °С в промежутке между 1990 и 2040 годами.

Аэрозоли

Считается, что антропогенные аэрозоли, особенно сульфаты, выбрасываемые при сжигании топлива, также влияют на охлаждение атмосферы.

Цементная промышленность

Производство цемента является интенсивным источником выбросов СО2. Диоксид углерода образуется, когда карбонат кальция(CaCO3) нагревают, чтобы получить ингредиент цемента – оксид кальция (СаО, или негашеная известь). Производство цемента является причиной приблизительно 5% выбросов СО2 индустриальных процессов (энергетический и промышленный сектора). При затворении цемента (смешивании его с водой) определенное количество СО2 поглощается из атмосферы при протекании обратной реакции СаО + СО2 = СаСО3. Поэтому производство и потребление цемента изменяет только локальные концентрации СО2 в атмосфере.

Землепользование

Существенное влияние на климат оказывает землепользование. Орошение, вырубка лесов и сельское хозяйство коренным образом меняют окружающую среду. Например, на орошаемой территории изменяется водный баланс. Землепользование может изменить альбедо (отражательная способность земли) отдельно взятой территории, поскольку изменяет свойства подстилающей поверхности и тем самым – количество поглощаемого солнечного излучения. Например, предполагают, что климат Греции и других средиземноморских стран изменился из-за масштабной вырубки лесов между 700 годами до н. э. и началом н. э. Древесина использовалась для строительства, кораблестроения и в качестве топлива. Климат стал более жарким и сухим.

Примерно то же самое происходило в Калифорнии. Согласно исследованиям Лаборатории реактивного движения 2007 года средняя температура в Калифорнии возросла за последние 50 лет на 2 °С, причем в городах этот рост намного выше.

Скотоводство

Согласно отчету ООН «Длинная тень скотоводства» от 2006 года скот является причиной 18% выбросов парниковых газов в мире. Это включает в себя и изменения в землепользовании, то есть вырубку леса под пастбища. В тропических лесах Амазонки 70% вырубки лесов производится под пастбища, что оказало определенное влияния на изменение климата. В дополнение к выбросам СО2 скотоводство является причиной выброса 65% оксида азота и 37% метана, имеющих антропогенное происхождение. Этот показатель был уточнен в 2009 году – вклад животноводства в выбросы парниковых газов по некоторым оценкам составляет 81% от общемирового.

Взаимодействие факторов

Влияние на климат всех факторов, как естественных, так и антропогенных, выражается единой величиной – радиационным прогревом атмосферы (Вт/м2).

Извержения вулканов, оледенения, дрейф континентов и смещение полюсов Земли – мощные природные процессы, влияющие на климат Земли. В масштабе нескольких лет вулканы могут играть главную роль. В результате извержения вулкана Пинатубо в 1991 году на Филиппинах на высоту 35 км было заброшено столько пепла, что средний уровень солнечной радиации снизился на 2,5 Вт/м2. Однако эти изменения, как уже отмечалось, не являются долгосрочными, частицы относительно быстро оседают вниз.

В масштабе нескольких столетий на 2005 год по сравнению с 1750 годом имеет место комбинация разнонаправленных факторов, каждый из которых вносит свой вклад в потеплении климата Земли. В конечном счете средняя температура воздуха у поверхности Земли увеличилась по сравнению с доиндустриальным периодом.

Гипотеза о циклических изменениях климата

Имеет место теория о чередовании прохладно-влажных и тепло-сухих периодов в интервале 35…45 лет. В основу системы доказательств положены факты о характере изменения горного оледенения Евразии и Северной Америки, уровней наполнения внутренних водоемов, в том числе Каспийского моря, уровня Мирового океана, изменчивость ледовой обстановки в Арктике, исторические сведения о климате.

Влияние изменений климата на биоту и экосистемы

Климатические изменения оказывают значимое влияние на биоту и экосистемы. Среди таких климатогенных эффектов можно выделить сдвиги ареалов (областей распространения) животных и смещение границ лесной растительности в меридиональном направлении и по высоте в горах, а также изменение площади зон вечной мерзлоты.

Темпы повышения средней температуры земной поверхности за последние 50 лет почти в два раза превысили показатели за последние 100 лет. За последние 100 лет средняя температура земной поверхности возросла на 0,74 °C. Если концентрация углекислого газа – основного парникового газа – в атмосфере повысится в два раза по сравнению с показателями доиндустриального периода, это приведет к потеплению в среднем на 3 °C.
В конце 90-х годов ХХ столетия и в начале ХХI столетия наблюдались самые высокие годовые температуры со времени начала регистрации современных температурных данных. Количество льда в арктических водах снижается в среднем на 2,7% каждые десять лет.

Изменения, наблюдаемые учеными в атмосфере, океанах, ледяных шапках и ледниках, указывают на наличие процесса потепления в мире в качестве ответной реакции на выбросы парникового газа в прошлом. Эти изменения являются частью закономерного процесса и свидетельствуют о потеплении в мире, сопровождающемся более мощными тепловыми волнами, новыми ветровыми режимами, усилением засухи в одних и более сильными осадками в других регионах, таянием ледников и льда в арктических водах, а также повышением уровня моря.

Одним из наиболее существенных последствий глобального потепления является повышение уровня моря. На протяжении ХХ столетия уровень моря повысился примерно на 17 см. Геологические исследования указывают на то, что уровень моря повышался гораздо меньше на протяжении предыдущих 2000 лет. В регионах с умеренным климатом уменьшилась толщина горных ледников, а также снежное покрытие, особенно в весенний период. Уровень промерзания грунта во время зимнего сезона в северном полушарии в течение всего ХХ столетия снизился на 7%. В течение последних 150 лет с каждым столетием период замерзания рек и озер изменялся – они начинают замерзать примерно на 5,8 дня позже, а оттаивать – на 6,5 дней раньше.

2. Разрушение озонового слоя

Живые организмы на Земле от губительного коротковолнового ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца защищены озоновым экраном (озоновым слоем).

Озоновый экран – это воздушный слой в верхних слоях атмосферы (стратосфере), состоящий из особой формы кислорода – озона.

Начало образования озона в стратосфере связано с реакцией расщепления молекулярного кислорода коротковолновым УФ-излучением Солнца. Под действием УФ-лучей молекулы О2 распадаются на свободные атомы, способные присоединяться к другим его молекулам. Далее происходит взаимодействие атомов кислорода с его же молекулами. В результате образуется молекула озона: О + О2 = О3 .

Теоретически если весь озон «сжать» до плотности воды и разместить на поверхности Земли, то он образовал бы пленку толщиной всего 2…4 мм, причем минимум пришелся бы на экватор, а максимум оказался бы у полюсов. Высотное же распределение озона таково, что максимум концентрации отмечается на высоте 15…25 км, а верхняя его граница находится на высоте 45…50, а по некоторым данным – до 70 км. Большая часть озона находится в стратосфере, причем этот слой в Арктике располагается низко, а в тропической зоне – высоко. Что касается тропосферы (нижние слои атмосферы), то здесь озона меньше, к тому же он в большей мере подвержен как сезонным, так и другим изменениям, в частности, загрязнениям.

Озон имеет существенное эколого-биологическое значение и является важнейшим компонентом атмосферы. Несмотря на то, что процентное содержание его невелико – менее 0,0001%, озон, активно поглощая УФ-излучение, снижает ультрафиолетовую радиацию в 6500 раз. Разрушение озонового слоя на 50% увеличило бы УФ-радиацию в 10 раз, что оказало бы губительное воздействие на живые организмы.

Следует заметить, что те же самые молекулы озона имеются в тропосфере. Однако здесь, как уже отмечалось, озона весьма мало, и образуется он лишь во время грозовых разрядов.