Что такое климат

Климат в узком смысле этого слова обычно определяется как многолетний средний режим погоды характерный для данной местности в силу её географического положения. Климатом принято понимать осреднённое значение погоды за длительный промежуток времени. По определению Всемирной метеорологической организации (ВМО), классическим периодом для усреднений параметров считается 30 лет. Соответствующими количественными параметрами наиболее часто являются такие приземные параметры как температура, осадки и ветер. В более широком смысле, климат представляет собой состояние климатической системы, в том числе ее статистическое описание.

Таким образом, погода — это мгновенное состояние некоторых характеристик (температура, влажность, атмосферное давление). Отклонение погоды от климатической нормы не может рассматриваться как изменение климата, например, очень холодная зима не говорит о похолодании климата. Для выявления изменений климата нужен значимый тренд характеристик атмосферы за длительный период времени порядка десятка лет.

Что такое глобальное изменение климата

Глобальный средний климат Земли определяется поступающей с Солнца энергией, свойствами Земли и ее атмосферы, а именно способностью отражения, поглощения и излучения энергии в атмосфере и на поверхности. Хотя изменения в полученной солнечной энергии (вызванные, например, колебаниями в орбите вращения Земли вокруг Солнца) неизбежно, на энергетический баланс Земли также влияют свойств атмосферы и земной поверхности.

В атмосфере и земной поверхности, происходят изменения, которые изменяют глобальный энергетический баланс Земли и поэтому могут вызывать изменения климата. Среди них – повышение концентрации парниковых газов, действие которых увеличивает поглощение атмосферой исходящего теплового излучения, и повышение содержания аэрозолей (микроскопических частиц или капелек), которые отражают и поглощают поступающее солнечное излучение и изменяют радиационные свойства облаков. Такие изменения обусловливают радиационное воздействие климатической системы.

Положительные и отрицательные радиационные воздействия способствуют, соответственно, повышению и понижению глобальной средней приземной температуры. Доминирующий фактор в радиационном воздействии на климат в индустриальную эпоху – это повышающаяся концентрация различных парниковых газов в атмосфере.

Чрезмерное количество газов, которые образовуються в результате деятельности человека, попадая в атмосферу Земли удерживают солнечное тепло у нижних шарах атмосферы, не позволяя ему вернутся в космос. Это ведет к разогреву планеты, повышая среднегодовую температуру на Земле, то есть имеет место парникового эффекта.

Что такое парниковый эффект?

Солнце «питает» климат Земли, излучая энергию на очень коротких волнах, в видимой и невидимой (ультрафиолетовой) области спектра. Приблизительно треть солнечной энергии, достигающей верхних слоев атмосферы Земли, непосредственно отражается обратно в космос. Остальные две трети поглощает земная поверхность и, в меньшей степени, атмосфера. Чтобы уравновесить поглощаемую поступающую энергию, Земля должна в среднем излучать обратно в космос тоже количество в энергии. Поскольку Земля гораздо холоднее Солнца, она излучает энергию на гораздо более длинных волнах, преимущественно в инфракрасной области спектра. Большая часть этого теплового излучения, испускаемого сушей и океаном, поглощается атмосферой, в том числе облаками, и вновь излучается на Землю. Это явление называют парниковым эффектом.

Стеклянные стенки парника уменьшают поток воздуха и повышают температуру воздуха внутри парника. Аналогичным образом, но при другом физическом процессе, парниковый эффект на Земле нагревает ее поверхность. Без естественного парникового эффекта средняя температура на поверхности Земли была бы ниже точки замерзания воды. Таким образом, естественный парниковый эффект Земли делает возможной жизнь такой, какой мы ее знаем. Вместе с тем, деятельность человека, главным образом сжигание ископаемых видов топлива и вырубка лесов, значительно усилила естественный парниковый эффект, вызывая тем самым глобальное потепление.

Два основных газа в атмосфере это азот (составляющий 78% сухой атмосферы) и кислород (21%), почти не вызывают парникового эффекта. Самый важный парниковый газ – водяной пар, а второй по значению – углекислый газ (СО2). Метан, закись азота и некоторые другие газы, присутствующие в атмосфере в небольших количествах, также способствуют парниковому эффекту.

Увеличение выбросов парникового газа, такого как СО2, в атмосферу усиливает парниковый эффект, нагревая таким образом климат Земли. Степень потепления зависит от разных механизмов обратной связи. Например, по мере потепления вследствие повышения концентрации парниковых газов в атмосфере растет концентрация водяного пара, что еще более усиливает парниковый эффект. Это в свою очередь, вызывает дальнейшее потепление, что становится причиной нового увеличения концентрации водяного пара, т.е. имеет место самоусиливающийся цикл.

Среди других важных механизмов обратной связи – облака. Облака эффективно поглощают инфракрасное излучение и, следовательно, вызывают значительный парниковые эффект, нагревая таким образом Землю.

Деятельность человека способствует изменению климата, вызывая изменения концентрации в атмосфере парниковых газов, аэрозолей и облачности. Наибольший известный вклад вносит сжигание ископаемых видов топлива, при котором в атмосферу выбрасывается углекислый газ.

Как изменяется климат?

Климат Земле никогда не был неизменным. Он изменялся на протяжении всей ее истории. Климат Земли подвержен колебаниям во всех временных масштабах – от десятилетий до миллионов лет. С начала промышленной революции климатические изменения происходит ускоренными темпами и во многом в результате деятельности человека, выбрасывающего в атмосферу парниковые газы при сжигании ископаемого топлива, а также уничтожившего большую часть лесов планеты.

Благодаря многочисленным исследованиям ученые имеют данные, которые позволяют увидеть как происходит изменения климата и какие его последствия сегодня и ожидают нас в будущем. Уже сегодня человечеству предоставлены неоспоримы доказательства того, что климат меняется.

В четвертом отчёте Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) IPCC зафиксированы следующие климатические изменения:

• 11 из последних 12 лет (1995-2006 годы) – за исключением 1996 года – входят в число 12 самых теплых лет из зарегистрированных с 1850 года. А 2005 и 1998 годы были самыми теплыми годами, начиная с 1850 года.
• Глобальная средняя приземная температура повысилась, особенно начиная с 1950 года. Потепление в последние 30 лет распространилось по всему земному шару, причем наиболее сильно оно выражается в высоких северных широтах.
• Во многих регионах снежный покров уменьшился. По результатам спутниковых наблюдений за 1966-2005 годы снежный покров в северном полушарии в конце 1980-х годов ежемесячно, кроме ноября и декабря, уменьшался со среднегодовой скоростью 5%. В южном полушарии уменьшение слабее. Зафиксировано уменьшение горного снежного покрова в западной части Северной Америки и в Швейцарских Альпах.
• С 1970-х годов наблюдаются более интенсивные и длительные засухи на все более и более обширных районах, особенно в тропиках и субтропиках. Этим изменениям способствовала повышенная засушливость вследствие более высоких температур и уменьшения количества осадков на суше. Засушливость наблюдалась в Сахеле, Средиземноморье, южной Африке и частях южной Азии.
• Наблюдается явное увеличение экстремальных явлений, связанных с осадками. Существенно возросшее количество осадков наблюдалось в восточных частях Северной и Южной Америки, северной части Европы, северной и центральной частях Азии. Наблюдалось значительное увеличение случаев сильных осадков с 1950 года на многих участках суши, даже в тех регионах, где отмечалось уменьшение общего количества осадков.
• Зафиксировано усиление интенсивности тропических циклонов в Северной Атлантике начиная приблизительно с 1970 года. Есть также признаки повышенной интенсивной тропической циклонической активности в некоторых других регионах.
• За 1961-2003 гг. средние темпы повышения глобального среднего уровня моря по данным мареографов составили 1,8 ± 0,5 мм в год, что на первый взгляд кажется незначительной величиной. Но это больше показателей ХIХ века и, вероятно, в 10 раз превышает среднюю величину повышения уровня моря за последние 3000 лет: средние темпы роста составляли до 0,2 мм/год. Уровень мирового океана поднялся в следствии глобального потепления на 0,17 м.
• По некоторым оценкам, более четверти коралловых рифов во всем мире разрушены в результате потепления воды. Если такая тенденция продолжится, то большая их часть погибнет через 20 лет. За последние несколько лет в наиболее сильно пораженных районах, таких как Мальдивские и Сейшельские острова, яркие цвета потеряли до 90% коралловых рифов, что является очень негативным признаком.

Общее повышение температуры с 1850-1899 годов до 2001-2005 годов составляет 0,76°C ± 0,19°C. Темпы потепления за последние 50 лет составляют 0,13°C ± 0,03°C за десятилетие, что почти вдвое выше, чем за последние 100 лет. Самое сильное потепление имеет место в северном полушарии зимой (декабрь-февраль) и весной (март-май). Средние арктические температуры в последние 100 лет растут со скоростью, почти вдвое большей, чем в остальных регионах.

Более длительные наблюдения, показывают, что в обоих полушариях приземные температуры повышаются более высокими темпами над сушей, чем над океаном. Особенно темпы потепления выросли в последние два десятилетия, около 0,27°C против 0,13°C за десятилетие.

Наблюдения показывают повсеместное уменьшение количества морозных дней в среднеширотных регионах, увеличение числа теплых экстремумов и уменьшение числа дневных холодных экстремумов. Наиболее заметные изменения – в числе холодных ночей, которое за 1951-2003 гг. уменьшилось во всех регионах, где имеются данные (76% суши).

Продолжается увеличение осадков в средних и высоких широтах Северного полушария (кроме восточной части Азии). Паводки стали наблюдаться даже в тех местах, где дождь – редкое событие. Наводнения и засухи, нередко сопровождающиеся гибелью урожая и лесными пожарами и они стали более частыми.

Уменьшается объем (площадь и толщина) льдов в Арктике. За последние 45-50 лет арктический морской лед стал тоньше почти на 40% (по состоянию на конец лета, начало осени). Типичным стало более позднее образование льда и более ранний ледоход на реках и озерах, сокращение размеров ледников и таяние вечной мерзлоты.

На протяжении 20-го столетия ледники и ледяные шапки испытывали повсеместную потерю массы и содействовали повышению уровню моря. Недавние наблюдения дают доказательства быстрых изменений ледяного потока в некоторых регионах, которые содействуют повышению уровня моря, и показывают, что движение может быть ключевым фактором в будущей реакции шельфового льда, прибрежных ледников и ледовых щитов на изменение климата.

Главная причина повышения уровня мирового океана этого тепловое расширение воды в следствии повышение температуры поверхности моря и таяние морских и прибрежных ледников, что вносит в мировой океан большое количество пресной воды.

Если выбросы парниковых газов не будут стабилизированы на «безопасном» уровне и не будут контролироватся, то процес изменения климата в ближайшые века будет развиватся из невидано быстрыми темпами. Существует реальная угроза того, что механызми обратной реакции приведут к внезапным и необратимым изменениям.