Климат на нашей планете меняется и это – неоспоримый факт. Можно выделить естественные и антропогенные причины глобального изменения климата на Земле.

Из отчёта Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) от 2 февраля 2007 года следует, что наблюдаемое с средины XX столетия повышение глобальных средних температур большей частью вызвано происходящим повышением концентрации парниковых газов антропогенного происхождения в атмосфере Земли. Заметное влияние человека сейчас распространяется и на другие аспекты климата, включая потепление океанов, среднюю температуру на континентах, экстремальные температуры, ветровые режимы и др. Учёные уверенно утверждают, что изменение климата происходит через негативное влияние человека и именно человечество несет ответственность за загрязнение и за глобальное изменение климата.

Изменения и влияние факторов, которые меняют энергетический баланс климатической системы и может вызвать изменение климата выражаются термином «радиационное воздействие». Это мера того, как энергетический баланс системы Земля-атмосфера меняется, когда изменяются факторы, влияющие на климат. Термин «воздействие» используют для того, чтобы показать, что радиационный баланс Земли сдвигается в сторону от своего нормального состояния. Если радиационное воздействие фактора или группы факторов оценивается как положительное, то это приведет к потеплению. Если же радиационное воздействие отрицательное, то, наоборот, идет похолодание климатической системы.

Влияние деятельности человека на климат Земли значительно превышает воздействия факторов связанных с естественными процессами в природе.

Естественные причины

Естественные факторы влияющие на климат планеты могут быть космического и некосмического происхождения.

Космические факторы это:

• солнечная активность, которая влияет на состояние озонового слоя, или просто на общее количество излучения;
• изменение наклона оси вращения Земли (прецессия и нутация);
• изменение эксцентриситета орбиты Земли;
• из-за катастроф наподобие падения астероидов.

В свою очередь некосмические факторы это:

• Извержения вулканов;
• Изменение количества газов и аэрозолей естественного происхождения в атмосфере планеты;
• Выделение газов и тепла из недр планеты;
• Изменение отражающей способности атмосфер;

Антропогенные причины

К антропогенным причинам изменения климата относится, прежде всего, повышение концентрации парниковых газов в атмосфере, в основном СО2, образующегося, главным образом, при сжигании ископаемого топлива. Также к другим антропогенным причинам изменения климата относятся вырубка лесов, урбанизация, создание мусорных свалок, выбросы аэрозольных частиц в результате человеческой деятельности и т.д.

Глобальные концентрации углекислого газа, метана и закиси азота в атмосфере заметно повысились в результате деятельности человека начиная с 1750 года и сейчас далеко превосходят доиндустриальные значения.

Четыре основных парниковых газа CO2 (углекислый газ), CH4 (метан) и N2O (закис азота) что возникают в результате деятельности человека, накапливаются в атмосфере, и постепенно усиливают парниковый эффект.

Глобальное повышение концентрации углекислого газа в атмосфере обусловлено, в основном, использованием ископаемых видов топлива в энергетической, транспортной, химической и других отраслях, также при изготовлений цементной и другой продукции. А повышение концентрации метана и закиси азота вызвано преимущественно нерациональным сельским хозяйством.

Объединение составляющих значений всех воздействующих факторов дает распределение совокупного антропогенного радиационного воздействия. Это воздействие значительно выше от результирующего радиационного воздействия на глобальное потепление естественных факторов.

Рост концентрации парниковых газов в атмосфере

Нынешние концентрации CO2 и CH4 в атмосфере намного превышают доиндустриальные значения. Многие доказательства подтверждают, что постиндустриальное повышение концентрации этих газов не является результатом действия естественных механизмов.

Концентрация CO2 в атмосфере возросла со значения около 280 ppm (частиц на миллион) в 1750 году до значения 379 ppm в 2005 году. В последние десятилетия выбросы CO2 продолжают расти.

Содержание метана в 2005 году составляло, около 1774 ppb (частиц на миллиард), более чем в двое превышая доиндустриальное значение. Текущие уровни атмосферного CH4 обусловлены продолжающимся антропогенными выбросами метана, которые превышают естественные выбросы.

Концентрация N2O в 2005 году равнялась 319 ppb, приблизительно на 18% выше доиндустриального значения. Содержание закиси азота за последние несколько десятилетий повышалось почти линейно, приблизительно на 0,8 ppb в год.

Водяной пар – главный естественный парниковый газ планеты, вносящий в парниковый эффект наибольший вклад. Именно естественный парниковый эффект на Земле вызван водяным паром. Прямые его выбросы в результате деятельности человека оказывают ничтожно малое воздействие на климатическую систему планеты. Но столь сильное потепление, которое наблюдается на протяжении последних десятилетий, по мнению большинства ученых, обусловлено именно углекислым газом, метаном, и рядом других парниковых газов. Однако, по мере повышения глобальных средних температур, концентрация водяного пара в тропосфере растет, в свою очередь, способствуя парниковому эффекту и тем самым усиливая процесс.

Парниковые газы, например, CO2, CH4 и N2O, химически стабильны и сохраняются в атмосфере от десяти лет до нескольких столетий и дольше, поэтому их выбросы оказывают долговременное воздействие на климат. Эти газы долгоживущие и они хорошо перемешиваются во всей атмосфере гораздо быстрее, чем удаляются из нее. В результате парниковый эффект не зависит от места конкретного выброса СО2 или иного парникового газа. Фактически любой локальный выброс оказывает только глобальное действие.

Озон – ещё один сильный парниковый газ, который образуется и разрушается вследствие химических реакций с участием других составляющих атмосферы. Озоновый шар планеты, который находиться в стратосфере Земли жизненно необходимый. Он защищает жизнь на Земле от ультрафиолетового излучения Солнца. Однако тропосферный озон является загрязнителем.

В тропосфере влияние человека на озон осуществляется в основном через изменения в газах-прекурсорах, которые ведут к образованию озона, тогда как в стратосфере влияние человека идет в основном через изменения скорости удаления озона из-за хлорфторуглеродов (ХФУ) и других озоноразрушающих веществ.

Хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) – это парниковые газы, которые являются чисто антропогенными по происхождению и используются в целом ряде направлений. Выбросы этих газов сократились благодаря прекращению их производства в силу Монреальского протокола, и концентрация ХФУ-11 и ХФУ-113 в атмосфере сейчас снижается благодаря естественным процессам удаления.

Аэрозоли

Аэрозоли – мелкие частицы, размером в несколько десятых долей микрона, которые находятся в атмосфере во взвешенном состоянии. Промышленный аэрозоль, состоящий в основном из смеси сульфатов, органического углерода, сажи, нитратов и промышленной пыли. Они образуются в результате химических реакций между газообразными загрязняющими веществами, от лесных пожаров, сельскохозяйственной деятельности, от выбросов предприятий и транспорта.

Аэрозоли делают нижние слои тропосферы (до 10 км) более мутными и рассеивают свет, что понижает температуру приземного слоя атмосферы. Аэрозоли значительно различаются своими свойствами, которые влияют на степень поглощения и рассеяния ими излучения, поэтому разные типы могут иметь результирующий охлаждающий или нагревающий эффект. Обычно аэрозоли находятся в атмосфере недолго, при наличии осадков, – около недели. Поэтому действие аэрозолей достаточно локально.

Аэрозоли усиливают облачный покров (что приводит к охлаждению). Влияние антропогенных аэрозолей на жидкую воду в облаках вызывает косвенный эффект альбедо облаков. Среди влияний аэрозолей – эффект времени жизни облаков, полупрямой эффект, взаимодействие аэрозолей со льдом в облаках. Эти эффекты считаются частью реакции климата, а не радиационными воздействиями.