Землепользование и изменение климата в США

      Величина альбедо целинного болота  меньше, чем осушенного, и чем  суше почва, тем альбедо будет  больше. Так, на освоенном болоте  с редким травостоем и влажной  почвой, в июне альбедо равняется 18%, а при том же травостое, но более сухой почве – 20%. В приведенной ниже таблице сравниваются альбедо для освоенного и неосвоенного болот.

    Таблица 8.

    Значения  альбедо на освоенном  и неосвоенном  болотах при облачности 0-0,3

    (Шебеко, 1977) 

 

    В целом радиационный баланс неосушенных  болот несколько больше, чем осушенных за счет меньшего альбедо.

    Оценивая  влияние освоения болот на режим  испарения, нужно исходить из севооборотов и приведенных соотношений в  суммарном испарении различными культурами. Такие расчеты показывают, что в зависимости от растительности на освоенных болотах, суммарное испарение будет больше, чем на неосушенных или же останется без изменений. Что точно можно сказать для освоенных болот с любым растительным сообществом так это то, что на освоенных болотах внутри сезонное распределение испарения отличается большей неравномерностью.

    Исследования  различий в температуре и влажности  воздуха на освоенных и неосушенных  болотах показывает, что в первую половину теплого периода при  интенсивной транспирации на освоенных  болотах воздух более влажный, чем  на неосушенных, особенно в дневное время суток. Здесь создается большая, чем на неосушенных, турбулентность, уменьшая перепады температуры на высоте. После уборки урожая на освоенном болоте воздух становится более теплым и сухим.

    На  неосушенном болоте меньшие затраты тепла на испарение и меньший приток тепла в почву, больший поток тепла в атмосферу, что повышает температуру приземного воздуха.

    В целом в США влияние мелиорации болот в сельскохозяйственных целях  вызывает незначительные изменения  микроклимата прилегающих территорий. Но даже такие незначительные изменения необходимо учитывать при сельскохозяйственном использовании земель. Наблюдается среднемноголетнее понижение температуры воздуха в первой половине лета на 0,4⁰ С и повышение температуры во второй. половине лета на 0,2 ⁰С, а влажность воздуха увеличилась на 2% в первой половине лета, а во второй половине лета осталась без изменений.

      
 
 
 
 
 
 
 

Орошение  земель.

 

    Мероприятия по подаче воды в районы с недостаточным  ее содержанием проводились еще  со времен Древнего Египта. В США, где сотнями тысяч гектар измеряются хлопковые и табачные плантации, рисовые чеки невозможно не учитывать влияние данных мероприятий на климатические показатели. 
 

      

    Рис. 11. Земли под растениеводством в 48 смежных штатах США. Зеленым изображены крупнейшие очаги поливного земледелия.  

    Орошение  существенно влияет на радиационный баланс и на структуру теплового  баланса подстилающей поверхности.  

    Таблица 9

    Изменение структуры теплового баланса  при орошении.

    (Дьяконов,2008)

     * LE/R – затраты солнечной энергии на испарение

        P/R – на турбулентный теплообмен приземного слоя воздуха и почвы

        A/R – на нагрев почвы

        F/R – на фотосинтез

    Радиационный  баланс при орошении увеличивается  в результате уменьшения альбедо  и эффективного излучения орошаемых  участков. Количественные оценки этих изменений в США по данным разных исследователей, отличаются весьма значительно (от 10 до 80%) и зависят от условий наблюдений.(Адаменко,1979). Уменьшение альбедо увлажненной деятельной поверхности, покрытой растительностью, в аридных и семиаридных зонах приводит к увеличению поглощения солнечной радиации, а, следовательно, и радиационного баланса. Эффективное излучение понижается из-за увеличения затрат тепла на испарение. В результате этого ослабевают потери длинноволнового излучения с увлажненных поверхностей.

    В умеренном и субтропическом поясах орошение снижает турбулентный обмен; при этом при этом в приземном слое воздуха снижается температура примерно на 2 ⁰, а дефицит влажности на 5 мм. В пустынях умеренного пояса температура воздуха снижается на 4-5 ⁰, а дефицит влажности на 15-20мм. (Адаменко, 1979)Поливное земледелие – одна из причин очага пониженных температур, о котором говорилось во вступлении, над Техасом и над побережьем Мексиканского залива.

    Кроме понижения температуры приземного воздуха, у орошения есть и прямо  противоположный эффект – аридизация ландшафтов и повышение приземных температур.

    Это явление происходит за счет избыточного  откачивания подземных вод в  районах широкомасштабного орошаемого земледелия. В США по этой причине  аридизации подверглось примерно 11 млн. га земель, в том числе 3 млн. на объектах мелиорации и 7 млн. га смежных территорий.  (Горшков, 2007). Аридизация наблюдается в Калифорнии, Аризоне и не Великих равнинах. Так как регионально распространенная формация подземных вод Огалалла  продолжает истощаться, аридизация  ландшафтов на Великих равнинах охватывает и другие площади, помимо вышеуказанной. (Горошков, 2007). 
 
 
 
 

Заключение

 

    В данной работе были рассмотрены основные виды землепользования:  сведение лесов, урбанизация, влияние мелиоративных работ и промышленная разработка полезных ископаемых карьерным способом; и их влияние на основные климатические показатели на территории Соединенных Штатов Америки. Главным результатом исследования явился более адекватный взгляд на актуальность освещенной проблемы.

    Основными информационными источниками для  обоснования выдвинутых позиций стали статьи в американских научных журналах, посвященных геофизике атмосферы. Актуальность данной проблемы - изменения климата под воздействием землепользования возрастает с увеличением площади используемых человеком земель, что чаще всего ведет к увеличению температуры приземного слоя воздуха. Темпы этого процесса и его положительная направленность будут оставаться неизменными еще долгое время в силу того, что численность населения нашей планеты неуклонно растет в глобальном рассмотрении исторических этапов ее развитии.

    Так как население США выросло, больше стало жителей городов, площадь  земель, отведенные под населенные пункты увеличилась примерно в такой  же степени. Примыкающие к городам  территории являются классическим примером быстрого и хаотичного изменения земельного покрова. Урбанизация стимулирует изменение землепользования и за пределами городов. Например, увеличиваются площади под открытыми разработками сырья для производства строительных материалов. Имеет место нарушение естественного гидрологического цикла в городах, создание лесопарков и  водохранилищ, выброс загрязняющих веществ в атмосферу и в водные объекты.

    Кроме урбанизации на изменение земельного покрова, влекущего изменение климатических  показателей, влияет сведение крупных массивов лесов. Часто это ведет к уменьшению альбедо подстилающей поверхности, снижению выброса скрытого тепла, а значит, увеличению количество явного тепла, которое поступает в атмосферу с единицы площади.

       По данным приведенной ниже таблице и на картах, иллюстрирующих ее, можно сделать вывод о температурных трендах в США, а также проследить расположение очагов пониженных и повышенных температур на территории страны. Данные взяты из работы американских ученых «Влияние урбанизации и изменения землепользования на климат», опубликованной в журнале «Nature» в 2003 году. 
 

    Таблица 10

    Сезонные  и годовые тренды наблюдаемых  на метеостанциях температур за период с 1960 по 1990 годы.

    (Kalnay,Cai, 2003) 

                                                                                                                                   

                     А

      Б

     В

      Г             

    Рис.12 Тренды температур, наблюдаемых на метеостанциях в США за период с 1960 по 1990 годы. (Kalnay,Cai, 2003)

    А - тренды минимальных температур летом

      Б  - тренды минимальных температур зимой

      В - тренды минимальных  температур  за год

      Г – тренды максимальных температур  за год 

      На картах изображены тренды  минимальных температур, наблюдаемых  на метеостанциях в США, летом  ( 12 А) и зимой (12 Б). Можно заметить, что в холодный период года минимальные температуры на подавляющем большинстве метеостанций увеличиваются из года в год, тогда как летом, количество метеостанций с положительным температурным трендом значительно ниже. Это можно объяснить тем, что летом значительная часть данной территории занята поливным сельскохозяйственными угодьями, на которых снижен поток явного тепла из-за интенсивной транспирации. На рисунках 12 В и 12 Г показаны тренды годовых температур за период наблюдения  минимальных (В) и максимальных (Г). Оттенками красного показаны метеостанции , на которых наблюдаются положительные температурные тренды. Можно заметить очаги пониженных минимальных температур над Великими озерами и на востоке Техаса ( а также в других штатах, расположенных на побережье Мексиканского залива) и очаг повышенных минимальных температур над другими восточными штатами. Такое распределение скорее всего связано с тем, что земли под лугами и неполивными сельскохозяйственными  угодьями имеют положительный температурный тренд, а вот земли, занятые лесами и поливными сельскохозяйственными угодьями имеют отрицательный температурный тренд. Изменение максимальных температур, как видно из рисунков и таблицы имеет отрицательную направленность почти над всей восточной и северо-восточной частью страны, за исключением территории , примыкающей непосредственно к  Атлантическому океану (возможно, здесь повышенные температуры  сохраняются благодаря отепляющему влиянию Гольфстрима).