Сделать стартовой  |  Добавить в избранное  |  RSS 2.0  |  Информация авторамВерсия для смартфонов
           Telegram канал ОКО ПЛАНЕТЫ                Регистрация  |  Технические вопросы  |  Помощь  |  Статистика  |  Обратная связь
ОКО ПЛАНЕТЫ
Поиск по сайту:
Авиабилеты и отели
Регистрация на сайте
Авторизация

 
 
 
 
  Напомнить пароль?



Клеточные концентраты растений от производителя по лучшей цене


Навигация

Реклама

Важные темы


Анализ системной информации

» » » Роль морских экосистем в формировании климата Земли

Роль морских экосистем в формировании климата Земли


18-07-2011, 11:56 | Новость дня / Статьи о природных явлениях / Размышления о погоде | разместил: VP | комментариев: (2) | просмотров: (4 058)

В данном обзоре рассматриваются те изменения, которые происходили, происходят, и будут происходить с Климатом Земли, а также обсуждается роль морских экосистем в саморегулировании климатической системы Земли.

 

Что же такое – климат? Существует огромное количество определений от самых простых: климат – это погода (при этом, что такое погода не уточняется), до сложных физико-математических определений, которые уже мало понятны для ученых из смежных с климатологией областей. Одно из неплохих определений: климат - это усредненное состояние атмосферы, взятое за данный период времени (месяцы-годы) для конкретного географического района. Климат характеризуется широким диапазоном метеорологических параметров, наиболее общими из которых являются температура, осадки, атмосферное давление, ветер.

    

       Рис.1. Климатическая система земли

       Для понимания сути изменения климата необходимо рассмотреть климатическую систему Земли. Мы можем жить на Земле благодаря энергии, излучаемой нашим Солнцем, и явлению, известному под названием парниковый эффект, при котором такие газы, как водяной пар и двуокись углерода, удерживают определенное количество энергии, излучаемой обратно с поверхности Земли. Это позволяет температуре Земли оставаться в допустимых для человечества пределах. Кроме этого климатическая система земли определяется целым комплексом астрофизических, биологических, геологических, химических процессов и т.д.. Эти процессы тесно связаны друг с другом, и изменения в любой из этих систем могут сказаться на других системах. Поэтому при рассмотрении проблем изменения Климата необходим комплексный подход, охватывающий все возможные естественные и антропогенные процессы.

       Остановимся более подробно на основных климатообразующих факторах.

       

       Рис.2. Солнце

       Самым главным климатообразующим фактором, несомненно, является Солнце – источник энергии, приводящий климатическую систему Земли в действие. Известно, что солнечная активность меняется по различным циклам, что приводит к изменениям климата на планете.

       Положение Земли относительно Солнца также имеет значение. Помимо сезонной изменчивости, установлено, что в течение приблизительно последнего миллиона лет ледниковые и межледниковые периоды Земли менялись в зависимости от колебаний орбиты Земли.

       

       Рис.3. Вулканы

       Извержения вулканов можно отнести к тем естественным климатообразующим факторам, на которые человек еще не влияет. 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, таким образом, уменьшая температуру. Однако эти изменения не являются долгосрочными.

       Помимо изменений в температурном режиме вулканические выбросы уничтожают также стратосферный озон. Например, вследствие 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.

       

       Рис.4. Озоновый слой. Озоновая дыра над Антарктидой, обнаруженная в 80-х годах.

       Озон также относится к климатообразующим факторам – защищает землю от ультрафиолетового воздействия солнечной радиации. Повышение ультрафиолетового излучения приводит к увеличению раковых болезней кожи у человека, снижению урожаев, пагубно влияет на морские экосистемы и в частности на планктон. На концентрацию озонового слоя человек может оказывать влияние.

     

       Рис.5. Аэрозоли

       Следующий климатообразующий фактор – распределение аэрозолей. Аэрозоли - это мелкие частицы пыли, которые находятся во взвешенном состоянии в атмосфере. Они образуются главным образом в результате химических реакций между газообразными загрязнителями воздуха, поднятого на высоту песка или брызг морской воды, лесных пожаров, сельскохозяйственной и промышленной деятельности, а также автомобильных выхлопов. Аэрозоли образуют мутный слой в тропосфере, самом низком слое до высоты 10 км в атмосфере. Они могут также образоваться высоко в атмосфере после вулканического извержения и даже в стратосфере на высоте порядка 20 км.

       Аэрозоли являются высокоэффективными рассеивателями солнечного света, поскольку их величина составляет, как правило, несколько десятых долей микрона. Некоторые аэрозоли (такие, как сажа) поглощают также свет. Чем больше они поглощают, тем больше нагревается тропосфера и тем меньше солнечной радиации может достигнуть поверхности Земли. В результате этого аэрозоли могут понизить температуру приземного слоя атмосферы.

       Большие количества аэрозолей могут привести, таким образом, к охлаждению климата, которое компенсирует в определенной степени эффект потепления в результате увеличения объема парниковых газов. Кроме того, аэрозоли обладают дополнительным косвенным эффектом охлаждения благодаря своей способности усиливать облачный покров. Продолжительность нахождения частиц пыли в атмосфере гораздо короче продолжительности существования парниковых газов, поскольку они могут исчезнуть в результате осадков в течение недели. Последствия воздействия аэрозолей также гораздо более локальны по сравнению с широко распространенным воздействием парниковых газов.

      

       Рис.6. Биосфера

       Очень важный климатообразующий фактор – это биосфера, сюда можно отнести и человека. О влиянии человека немало уже было сказано. Растения суши и морской фитопланктон в свою очередь производят кислород и поглощают СО2 примерно в одинаковой пропорции, к их подробному рассмотрению перейдем чуть позже.

      

       Рис.7. Парниковый эффект

       Часть солнечной радиации, достигая Земли, сразу отражается атмосферой или поверхностью планеты, другая часть проходит через чистую атмосферу и поглощается Землей. Земля излучает тепловую энергию в инфракрасном диапазоне, опять же часть излучения проходит в космос, а часть рассеивается некоторыми газами во всех направлениях. Результатом этого является дополнительное нагревание. Это и есть парниковый эффект.

       Парниковый эффект является необходимым условием жизни на Земле. Без него жизнь в нынешнем состоянии была бы невозможна. Однако этот эффект не должен прогрессировать, особенно высокими темпами. Это может привести к резкому потеплению.

      

       Рис.8. Венера

       Примером неконтролируемого парникового эффекта является Венера, на которой например плотность СО2 у поверхности больше в пять раз, чем на земле, а величина парникового эффекта составляет около 500 градусов.

      

       Рис.9. Основные парниковые газы

       Существует целый ряд различных парниковых газов. Выделим только три: водяной пар, СО2 и метан. Из низ человек активно воздействует только на концентрацию СО2 в атмосфере и в меньшей степени на метан. На водяной пар влияние практически не оказывается. Однако они опасны тем, что при повышении температуры их концентрации должны увеличиваться – водяного пара - за счет повышения испарения воды, метана - за счет его высвобождения из тающей вечной мерзлоты.

       Даже существует модель парниковой катастрофы, по которой при достижении определенной критической температуры, предсказывается ее дальнейший лавинообразный рост за счет увеличения содержания метана и водяного пара. По этой модели температура может подняться на 100 градусов. Сильно серьезно относиться к такому прогнозу не стоит, модель парниковой катастрофы не учитывает ряд факторов, которые будут препятствовать все большему росту температуры. Но сами процессы, лежащие в основе этой модели, вполне реальны и к ним надо относиться со всей серьезностью.  

       Рис.10. Изменение СО2 за последние 30 лет

      Теперь перейдем к климатическим параметрам, происходящим на Земле. На рис.10 показаны изменения СО2 на планете за последние 30 лет. Здесь наблюдается неуклонный рост с характерными сезонными колебаниями. При этом встает вопрос - связан ли этот рост с деятельностью человека или Земля находится в периоде повышения СО2 за счет естественных процессов?

 

      Рис.11. Изменение СО2 за последние 400 000 лет

      Рис.11 частично дает ответ на этот вопрос. Здесь представлены изменения СО2 на планете за последние 400 000 лет. Действительно, видно, что за этот период концентрация СО2 изменялась с определенной периодичностью и в данный момент мы находимся в стадии ее повышения, но само повышение настолько большое, что таких высоких значений СО2 не было за весь этот большой период. При этом резкий рост совпал как раз с началом индустриальной деятельности человека. Хотя исключать случай, что происходит суперпозиция неведомых нам природных процессов также нельзя.

 

      Рис.12. Изменение температуры за последнюю тысячу лет и 400 000 лет

      Что же видно за более длинные периоды: За последние 400 000 лет температура изменялась также, как и СО2 с определенной периодичностью, но как видно из рисунка делала это в противофазе.

 

 

      Рис.13. Изменение температуры за последние 30 лет

      Теперь рассмотрим, как менялась средняя температура на Земле. На данном слайде представлены изменения температуры за последние 30 лет из различных источников. Видно, везде наблюдается тенденция повышения температуры, что в принципе, мало, о чем говорит, т.к. период наблюдений невелик.

  

       Рис. 14

       На рис.14 показана температура только за последнюю тысячу лет. Видно, что температура сначала плавно и монотонно понижалась и только в последнее время испытывает локальное повышение. Другими словами можно сказать, что в период глобального понижения температуры в настоящее время наблюдается локальный всплеск. Действительно, специалисты, изучающие активность Солнца, утверждают, что на самом деле Земля находится в стадии глобального похолодания в связи с длиннопериодным колебанием солнечной активности. Это даже явилось предметом пари между одним английским метеорологом и российскими учеными из института солнечно-земных связей г. Иркутск. Англичанин, прочитав публикации иркутчан о прогнозировании понижения температуры, предложил пари на 15 тысяч фунтов стерлингов. Если к 2015 году средняя температура в Англии будет ниже, чем в 2005, то победили – наши, если повысится – англичанин. При этом он заявил, что надеется, что русские окажутся людьми своего слова и уже начинают копить деньги.

        К сожалению, существует очень много независимых свидетельств о резком изменении климата в последнее время:

        - за последний век общее повышение температуры поверхности составило 0,6 °С.

        - повысилась температура нижних слоев атмосферы, а верхних слоев, наоборот понизилась. Это говорит об усилении парникового эффекта.

        - все большее количество свидетельств на основе палеоклиматических данных свидетельствует о том, что темпы и продолжительность потепления в ХХ веке являются наиболее значительными за последнюю тысячу лет.

        - продолжается увеличение объема ежегодных осадков над сушей в средних и высоких широтах северного полушария, за исключением Восточной Азии.

        - облачность над континентальными регионами средних и высоких широт северного полушария увеличилась с начала ХХ века почти на 2 %.

        - уменьшается объем морского льда в северном полушарии. В течение последних 50 лет арктический морской лед стал тоньше почти на 40 % в период между окончанием лета и началом осени.

        - показатель среднего глобального повышения уровня моря в течение ХХ века находится в пределах 1,0 - 2,0 мм/г.. Это в десять раз больше средней величины этого повышения за последние 3 000 лет.

    

        Рис.15. Предсказуемость климата. Прогнозы температуры и уровня моря.

       

        Рис. 15а. Прогноз изменения площади морского льда.

       

        Рис. 15б. Прогноз изменения уровня моря.

        Для прогнозирования изменения климата необходимо учесть множество факторов различного происхождения. В последнее время понимание в этом вопросе значительно повысилось. По различным моделям авторитетных организаций Всемирной метеорологической организации и ICCQ прогнозируется:

       - увеличение глобальной средней приземной температуры на 1,4 - 5,8 °С к концу текущего столетия.

       - ожидается повышение уровня моря на 0,09—0,88 м по сравнению с уровнем 1990 г. к концу этого века.

       - предполагается дальнейшее увеличение усредненного на глобальном уровне содержания водяного пара, испарения и осадков.

       - предполагается рост интенсивности осадков и тропических штормов.

       Последствия повышения температуры могут быть самыми различными. Одно из парадоксальных возможных последствий – это малый ледниковый период в Европе. По некоторым моделям при дальнейшем повышении температуры может поменяться циркуляция вод в северо-восточной части Атлантического океана и в частности течение Гольфстрим уйдет от берегов Европы. Это объясняется тем, что при таянии ледников будет увеличиваться приток пресной воды в северной части Атлантики, понизится соленость, вода станет легче и холодные воды севера поднимутся на поверхность, а течение Гольфстрим поменяет свое направление. Примерно такой же сценарий в несколько гипертрофированной форме был положен в основу голливудского фильма – «Послезавтра». Если произойдет изменение течения Гольфстрим, то это приведет к существенному снижению температуры в Европе и заодно может помочь выиграть пари ученым из Иркутска.

      

        Рис. 16. Способы борьбы с глобальным потеплением

        Сейчас активно обсуждаются различные возможности управления климатом. Для уменьшения температуры на планете есть два пути. Первый – ограничить солнечную радиацию, достигающую поверхности земли, второй – уменьшить концентрацию парниковых газов в атмосфере.

        Уменьшение солнечной радиации можно обеспечить, поглощая ее в верхних слоях атмосферы или усилив отражательную способность Земли. Существуют такие фантастические проекты, как запуск множества микро зеркал в космос, немного более реальные по распылению сульфатного аэрозоля в стратосфере, эмулируя, таким образом, деятельность вулканов. Последний способ был предложен нашим ученым Израелем, который в свое время принимал участие в расчете моделей ядерной зимы. По его расчетам для того, чтобы уменьшить глобальную температуру на планете на один градус, необходимо распылить более-менее равномерно 600 тысяч тон сульфатного аэрозоля на высоте около 20 км.

       

         Рис.16а.

         Второй путь – уменьшение концентрации парниковых газов. Может быть очевидно осуществлен за счет уменьшения их выбросов человеком. Или за счет повышения естественного поглощения растительностью суши и морским планктоном. Еще примерно 30 лет назад считалось, что основным производителем кислорода и поглотителем СО2 из атмосферы являются растения суши, однако в последние десятилетия было показано, что фитопланктон производит около 50% кислорода и поглощает столько же диоксида углерода из атмосферы сколько и все наземные растения. При этом фитопланктон меняет свою популяцию за недели, в отличие от наземных растений, которым требуются годы и десятилетия. Таким образом, фитопланктон может очень быстро реагировать на изменения в климатической системе Земли и является одним из самых важных климатообразующих факторов.

      

      

       Рис.16б.

        Необходимо изучение того, как фитопланктонные сообщества взаимодействуют с другими компонентами климатической системы, как они реагируют на глобальное изменение температуры. Это важно не только для разработки методов борьбы с глобальным потеплением, что является большей прикладной задачей. Важно также получить некие оценки того, как различные природные и антропогенные процессы влияют на фитопланктон, и как сам фитопланктон влияет на другие системы. Это поможет, в том числе, и в разработке более точных и полноценных климатических моделей.

       

        Рис.17. Исследование фитопланктона со спутников

        Благодаря новым спутниковым методам проводится мониторинг фитопланктона по всему мировому океану с периодичностью один раз в сутки практически над любой акваторией. Спутники со сканерами цвета океана работали на орбите с 1979 года по 1986 год и работают с 1996 года по настоящее время. Т.е. уже можно отслеживать декадные изменения. На слайде вы видите фотографию цветения фитопланктона около Великобритании, по цвету морской воды возможно определить концентрацию хлорофилла «А». Это основной пигмент за счет которого идет фотосинтез, т.е. происходит производство кислорода и поглощение СО2.

       

        Рис.18. Пылевые бури.

       

        Рис.18а. Воздействие пылевых бурь на фитопланктон. Взаимосвязь пылевых бурь и СО2

        Благодаря спутниковым методам исследования стало возможным исследование влияния различных процессов на функционирование фитопланктонных сообществ. Одним из таких природных явлений являются пылевые бури, которые зарождаются в пустынных районах Земли и далее переносятся на большие расстояния. На данном слайде можно увидеть распространение пылевых бурь. Видно, что очень много аэрозоля выносится из пустыни Сахара и идет через Атлантический океан. Наш дальневосточный регион подвержен влиянию пустыни Гоби.

         Сами снимки пылевых бурь можно посмотреть на следующих слайдах. Тут также представлены фотографии из населенного пункта Китая, во время песчаных бурь.

         Пылевые бури являются поставщиком большого количества различных минеральных веществ в верхний слой океана и в тех акваториях, где фитопланктону их не хватает для дальнейшего развития, происходит цветение водорослей.

          

         Рис.19. Стимулирование роста фитопланктона железом

         Одним из основных элементов переносимых пылевыми бурями и воздействующим на рост фитопланктона является железо. Американскими учеными был проведен ряд экспериментов по искусственному выбросу железа в морскую воду, примерно через неделю, начиналось цветение фитопланктона. Это можно видеть на представленном спутниковом снимке.

        

         Рис.20

        Также получены интересные данные на станции Восток в (Антарктиде/Антарктике). На них представлен ход концентрации СО2 и интенсивности пылевых бурь за последние 400 тыс. лет. Интересно, что две эти величины идут в противофазе, т.е. можно предположить, что повышение пылевых бурь приводило к стимуляции роста фитопланктона и большему изъятию СО2 из атмосферы, а уже это к понижению температуры.

        

         Рис.21

         Искусственное добавление железа и других питательных веществ (например, некоторые предлагают строить специальные фабрики по закачиванию мочевины в океан) рассматривается, как один из самых реальных методов по увеличению поглощения СО2 из атмосферы. Однако тут стоит иметь в виду несколько факторов:

         Первое, стимулирование фитопланктона можно проводить не на всех акваториях, а только там, где его не много и его развитие ограничено именно отсутствием железа или нитратов. Т.к. излишняя концентрация фитопланктона может привести к резкому увеличению бактерий в морской воде, которые будут поглощать кислород и выделять токсины, убивая тем самым другие организмы. И еще один немаловажный момент – один раз начав управлять климатом, больше нельзя будет остановиться, придется постоянно поддерживать искусственно созданный баланс, потому что при прекращении влияния, экосистема может претерпеть непредсказуемые колебания.

        

         Рис.22. Стимулирование роста фитопланктона тайфунами

         Еще одно природное явление, которое оказывает влияние на фитопланктон – это тропические циклоны. Они оказывают воздействие за счет того, что происходит активное перемешивание верхних слоев океана и в шельфовых зонах происходит поступление дополнительных питательных веществ.

 

   
   

         Рис.23

         На рис.23 представлено прохождение тайфуна Руса в 2001 году, на рисунке показаны изменения концентрации хлорофилла-а, за неделю до тайфуна, неделю после тайфуна и две недели после тайфуна. В некоторых районах происходит повышение его концентрации. Где-то это носит сложный характер, где-то более простой. Обычно концентрации хлорофилла-а на вторую неделю после прохождения возвращаются в исходное положение.

         Таким образом проблема глобального изменения климата затрагивает практически все сферы деятельности человечества. И здесь необходима выработка мер и методов по регулированию Климатической системы Земли. Кроме этого необходима разработка комплексных климатических моделей, позволяющих прогнозировать климатические изменения и на их основе планировать деятельность человечества в таких областях, как промышленность, сельское хозяйство, транспорт и т.п.

http://lami.dvo.ru



Источник: planeta.moy.su.

Рейтинг публикации:

Нравится10



Комментарии (2) | Распечатать

Добавить новость в:


 

 
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Чтобы писать комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

  1. » #2 написал: vansaru (18 июля 2011 22:41)
    Статус: |



    Группа: Гости
    публикаций 0
    комментариев 0
    Рейтинг поста:
    0

    Прочитав статью, становится страшновато от того, что предлагают учёные-наученные и как предлагают управлять климатом, и хочется призвать специалистов, которые исследовали (и надеюсь продолжают исследовать) взаимосвязь гидросферы, атмосферы и т.д., попытаться разобрараться с той информацией, которая предлагается для всестороннего анализа посредством В.В. Бароновского.

    Рано бояться... Если уважаемый Юрий Антониевич взялся за подобные проекты, то, думаю, ему как одному из научных советников В.В. Путина средства на различные геоинженерные идеи предоставят. А вот тогда держитесь. Поэтому лучше надеяться на благоразумие власти.

    А насчет информации, рассказываемой Валерием Владимировичем, так кому она сейчас нужна: нужно же успеть собрать все возможные деньги, а потом, распевая песню "Сколько денег у Бога", отправиться в райские края...


       
     


  2. » #1 написал: Egrio (18 июля 2011 20:18)
    Статус: Пользователь offline |



    Группа: Посетители
    публикаций 0
    комментария 54
    Рейтинг поста:
    0

    Прочитав статью, становится страшновато от того, что предлагают учёные-наученные и как предлагают  управлять климатом, и хочется призвать специалистов, которые исследовали (и надеюсь продолжают исследовать) взаимосвязь гидросферы, атмосферы и т.д., попытаться разобрараться с той информацией, которая предлагается для всестороннего анализа посредством В.В. Бароновского.


       
     






» Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации. Зарегистрируйтесь на портале чтобы оставлять комментарии
 


Новости по дням
«    Март 2024    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

Погода
Яндекс.Погода


Реклама

Опрос
Ваше мнение: Покуда территориально нужно денацифицировать Украину?




Реклама

Облако тегов
Акция: Пропаганда России, Америка настоящая, Арктика и Антарктика, Блокчейн и криптовалюты, Воспитание, Высшие ценности страны, Геополитика, Импортозамещение, ИнфоФронт, Кипр и кризис Европы, Кризис Белоруссии, Кризис Британии Brexit, Кризис Европы, Кризис США, Кризис Турции, Кризис Украины, Любимая Россия, НАТО, Навальный, Новости Украины, Оружие России, Остров Крым, Правильные ленты, Россия, Сделано в России, Ситуация в Сирии, Ситуация вокруг Ирана, Скажем НЕТ Ура-пЭтриотам, Скажем НЕТ хомячей рЭволюции, Служение России, Солнце, Трагедия Фукусимы Япония, Хроника эпидемии, видео, коронавирус, новости, политика, спецоперация, сша, украина

Показать все теги
Реклама

Популярные
статьи



Реклама одной строкой

    Главная страница  |  Регистрация  |  Сотрудничество  |  Статистика  |  Обратная связь  |  Реклама  |  Помощь порталу
    ©2003-2020 ОКО ПЛАНЕТЫ

    Материалы предназначены только для ознакомления и обсуждения. Все права на публикации принадлежат их авторам и первоисточникам.
    Администрация сайта может не разделять мнения авторов и не несет ответственность за авторские материалы и перепечатку с других сайтов. Ресурс может содержать материалы 16+


    Map