Изменение глобального климата - роль антропогенного воздействия

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Географический факультет

 

Кафедра общего землеведения и гидрометеорологии

 

Специальность «География»

 

Направление «Гидрометеорология»

 

 

 

 

Изменение глобального  климата – роль антропогенного воздействия

(Курсовая  работа)

 

 

 

 

 

 

 

 

Студента 1-го курса

Буко И. Ю.

 

Научный руководитель

доцент Гледко Ю. А.

 

Оценка________________

Дата защиты___________

Подпись научного

руководителя__________

 

 

 

 

 

Минск

2011

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Данная работа посвящена изучению изменения современного климата, а также роли антропогенных факторов в процессе глобального потепления.

Изменение климата –  одна из глобальных экологических проблем. Вопрос о механизме изменений климата приобретает в настоящее время большое практическое значение, которое он еще недавно не имел. Установлено, что хозяйственная деятельность человека начала оказывать влияние на глобальные климатические условия, причем это влияние быстро возрастает. Поэтому возникает необходимость в разработке методов прогноза изменений климата для того, чтобы предотвратить опасное для человека ухудшение природных условий. Особую тревогу вызывает прогрессирующее увеличение содержания в атмосфере углекислого газа, метана, закиси азота, озона и фторхлоруглеводородов, которые создают парниковый эффект.

Данная курсовая работа ставит своей целью изучение изменения  глобального климата под воздействием антропогенных факторов.

Для достижения цели потребовалось  решить следующие задачи:

1. определить климатообразующие факторы;
2. установить естественные и антропогенные факторы изменения климата;
3. изучить глобальные и региональные особенности изменения климата;
4. рассмотреть последствия возможных изменений климата и экстремальных климатических явлений;
5. разработать меры по уменьшению антропогенного воздействия на климат.

          Для написания курсовой работы  будет использоваться литература  по климатологии, синоптической  и физической метеорологии, а  также метеорологические и физические  интернет-сайты.

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованных источников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  КЛИМАТА, КЛИМАТООБРАЗУЮЩИЕ ФАКТОРЫ

 

Климат – многолетний  режим погоды, обусловленный солнечной  радиацией, её преобразованием в  деятельном слое земной поверхности и связанной с ними циркуляцией атмосферы и океанов [1].

Климат традиционно  определяется как описание атмосферных  переменных, таких как температура, атмосферные осадки и ветер. Таким  образом, климат можно рассматривать как обобщение погоды. Это подразумевает, что описание климата определенного региона должно включать в себя анализ средних условий, сезонного цикла, вероятности экстремальных событий, таких как суровые заморозки, ураганы и т.д. Согласно определению Международной Метеорологической Организации (ММО), 30 лет - это классический период, статистика за который используется для определения климата. Этот период хорошо подходит для изучения последних десятилетий, поскольку для того чтобы провести анализ за 30 лет нужно не такое уж большое количество данных, но при этом велика вероятность того, что практически все типы погоды характерные для данного региона будут представлены.

Тем не менее, если мы анализируем  более отдаленное прошлое, например период последнего оледенения произошедшего 20000 лет назад, климатологи часто бывают заинтересованы в получении характеристик различных переменных на больших временных масштабах. В результате 30-летний период, предложенный ММО, должен рассматриваться больше как рекомендуемый, но не как жестко зафиксированный для всех случаев. Определение климата как типичных условий в регионе на протяжении нескольких десятилетий не отменяет того факта, что климат может быстро меняться. Тем не менее, довольно большие временные интервалы необходимы для того, чтобы заметить разницу в климате между двумя периодами. В большинстве случаев, чем меньше разница между двумя периодами, тем больший временной интервал нужен для того, чтобы с уверенностью идентифицировать любые расхождения в климате между ними. Также должны помнить, что состояние атмосферы, использованное в нашем определении климата, подвержено влиянию различных процессов включающих не только саму атмосферу, но и океан, морской лед, растительный покров и так далее. Таким образом, климат все больше определяется учеными в более широком смысле, как статистическое описание климатической системы. Она включает в себя пять основных компонентов: атмосферу (газовая оболочка, окружающая Землю), гидросферу (вода в жидком состоянии, например океан, озера, грунтовые воды), криосферу (вода в твердом состоянии, например морской лед, ледники), поверхность земли и биосферу (все живые организмы), а также все взаимодействия между ними.

Климатические условия  играют важную роль в жизни людей. Общепризнано существование более  десятка климатообразующих факторов (рис. 1. 1) [1].

 

 

 

Рис 1. 1. Основные климатообразующие  факторы [9]

 

Было проанализировано воздействие этих факторов на радиационный баланс в пределах десятилетия и  последнего столетия.

Одним из важнейших факторов, влияющих на климат планет, является солнечное излучение, падающее на планету. Солнечное излучение, падающее на планету, частично отражается в космическое пространство, частично поглощается. Поглощенная энергия нагревает поверхность планеты.

Солнечная радиация - это  солнечное излучение. Уровень солнечной радиации измеряется на 1 м² земной поверхности в единицу времени (МДж/м²). Ее распределение зависит от широты местности, которой обусловлен угол падения солнечных лучей, и продолжительности дня, что в свою очередь влияет на продолжительность и интенсивность солнечного сияния, показатели суммарной солнечной радиации и среднюю температуру воздуха за год.

Около 20% солнечной радиации, поступающей на Землю, отражается атмосферой. Остальная ее часть достигает земной поверхности - это прямая солнечная радиация. Часть радиации поглощается и рассеивается каплями воды, льда, частицами пыли, облаками. Такая радиация называется рассеянной. Прямая и рассеянная составляют суммарную. Часть радиации отражается от поверхности Земли - это отраженная радиация.

Движения воздушных  масс. Воздушная масса - большой объем воздуха в тропосфере, обладающий характерными свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью). Образование различных типов воздушных масс происходит в результате неравномерного нагревания земной поверхности. Вся система движения воздуха называется атмосферной циркуляцией.

Между воздушными массами  располагаются переходные области  шириной в несколько десятков километров. Эти области называются атмосферными фронтами. Атмосферные  фронты находятся в постоянном движении. При этом происходит изменение погоды, смена воздушных масс. Фронты делятся на теплые и холодные.

Теплый фронт образуется, когда теплый воздух наступает на холодный и оттесняет его. Холодный фронт образуется, когда холодный воздух перемещается в сторону теплого и оттесняет его.

Теплый фронт приносит потепление, осадки. Холодный фронт  приносит похолодание и прояснение. С атмосферными фронтами связано  развитие циклонов и антициклонов.

Исключительно важным фактором, влияющим на климат планет, является наличие или отсутствие атмосферы. Атмосфера планеты влияет на тепловой режим планеты. Плотная атмосфера планеты влияет на климат несколькими путями:

а) парниковый эффект увеличивает  температуру поверхности;

б) атмосфера сглаживает суточные колебания температуры;

в) движение воздушных  масс (циркуляция атмосферы) сглаживает разность температур между экватором  и полюсом.

При рассмотрении вековой  изменчивости климата оказалось, что  именно накопление парниковых газов  в атмосфере определило произошедшее повышение среднеглобальной температуры на 0.5°C. Однако объяснение нынешних и будущих изменений климата только антропогенным фактором покоится на весьма шатком фундаменте, хотя его роль со временем, безусловно, возрастает.

Парниковый эффект - это повышение температуры поверхности планеты и нижних слоев атмосферы планеты из-за того, что атмосфера пропускает солнечное излучение и задерживает тепловое излучение планеты. Тепловое излучение планеты задерживается (поглощается) сложными молекулами, например углекислым газом СО₂, водой Н₂О и другими (атмосфера прозрачна для солнечного излучения и непрозрачна для теплового излучения планеты).

Подстилающая земная поверхность влияет на распределение  солнечной радиации, движение воздушных  масс. Лес, например, уменьшает суточную амплитуду температур почвы и, значит, окружающего воздуха. Снег уменьшает потери тепла почвой, но он отражает значительное количество солнечных лучей, и Земля, поэтому, нагревается слабо [7].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 2. ЕСТЕСТВЕННЫЕ ФАКТОРЫ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА

 

Естественные факторы  изменения климата включают смещения орбиты и угла наклона Земли (относительного положения ее оси), изменения солнечной  активности, вулканические извержения и изменения распределении атмосферных  аэрозолей естественного происхождения.

Солнечный цикл и орбита Земли. Конечным источником энергии, который приводит действие климатическую систему, является солнечная радиация. Известно, что ее интенсивность меняется определенных, относительно небольших пределах. Хотя данные прямых измерений интенсивности солнечного излучения имеются лишь за последние приблизительно 25 лет, косвенное свидетельство, такое, как активность солнечных пятен, давно использовалось для оценки изменений солнечной радиации.

Помимо меняющихся потоков энергии Солнца Земля получает различные объемы солнечной радиации, в зависимости от ее движения по эллиптической орбите и соответствующего изменения ее расстояния до Солнца. В течение последнего приблизительно миллиона лет ледниковые и межледниковые периоды менялись в зависимости от колебаний орбиты Земли. Меньшие орбитальные колебания наблюдались течение последних 10 000 лет — периода, когда климат был относительно стабильным. Для того, чтобы климат продолжал оставаться стабильным, солнечная энергия, достигающая поверхности Земли, должна уравновешиваться уходящей радиацией. Любое изменение приходящей солнечной радиации может вызвать глубокие изменения в погоде и климате Земли. Распределение энергии в пределах атмосферы и его воздействие на климат зависят от таких факторов, как альбедо, облака, аэрозоли и газы, так же, как и энергия, излучаемая обратно в космическое пространство от поверхности Земли (рис. 2. 1)

Рис. 2. 1. Солнечная радиация и радиационный баланс [12]

 

Некоторые из этих факторов являются результатом деятельности человека или испытывают воздействие этой деятельности.

Вулканические извержения. В результате выбросов после вулканических извержений в атмосферу попадают значительные объемы частиц и газов. Эти частицы переносятся тропосферными и стратосферными ветрами над обширными районами земного шара и не пропускают часть приходящей солнечной радиации. Любое изменение приходящей солнечной радиации неизбежно вызывает изменение регулярности, режима и места восходящих и нисходящих воздушных потоков, а также преобладающего климата, в том числе температуры. Однако эти изменения не являются долгосрочными.

Помимо изменений в  температурном режиме вулканические  выбросы уничтожают также стратосферный  озон. Например, следствие извержения в Мексике в 1982 г. вулкана Эль-Чичон в последующие три-четыре года было уничтожено порядка 10 % озона. В 1991 г. извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах вызвало уменьшение озона на 15 %в течение нескольких лет, и считается, что оно явилось причиной увеличения размера озоновой дыры над Антарктикой [5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 3. ИЗМЕНЕНИЯ  ГАЗОВОГО И АЭРОЗОЛЬНОГО СОСТАВА – РОЛЬ АНТРОПОГЕННОГО ФАКТОРА

 

3. 1. Источники  парниковых газов в атмосфере,  парниковый эффект

 

Антропогенные эмиссии  климатически активных веществ – парниковых газов и некоторых аэрозолей – прямо влияют на их содержание в атмосфере и на её способность отражать, пропускать и поглощать лучистую энергию.

Особое значение имеют  такие парниковые газы: диоксид углерода, метан, закись азота, тропосферный озон, гексафторид серы и некоторые галоидозамещённые углеводороды. В последних атомы водорода частично или полностью замещены атомами фтора, хлора, брома или йода. Приоритетными незапрещёнными международными соглашениями являются частично фторированные углеводороды и полностью фторированные углеводороды – тетерафторметан и гексафторметан [1].

Использование других галоидозамещённых  углеводородов, обладающих существенным потенциалом в плане глобального  потепления, в настоящее время  регламентировано «Монреальским протоколом о веществах, разрушающих озоновый слой» (1990 г.) к «Венской конвенции о защите озонового слоя» (1985 г.) [1].

Антропогенные эмиссии  углекислого газа отчасти регулируются в рамках Киотского протокола (1997 г.) к Рамочной конвенции ООН об изменении климата – РКИК (1992 г.) [1].