Глобальное потепление

Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Дальневосточный Федеральный Университет
Школа Естественных Наук
Кафедра биоорганической химии и биотехнологии

РЕФЕРАТ
По дисциплине «Экология»
Специальность 020100 – «Химия»
На тему «Глобальное потепление - естественный процесс, не зависящий от деятельности человека»

Выполнил студент гр. Б8107
Кротов А.С. ……………………..
20.05. 2013 г.
Проверил д.б.н., профессор кафедры биоорганической химии и биотехнологии
Дроздов А.Л. ……………………..
25.05..2013 г.

Владивосток
2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………….3
1.Обсуждение…………………………………………………………………….5
1.2. Методы исследований климата…………………………………………….5
1.2. Теории причин глобального потепления………………………………….6
1.3. Факторы, влияющие на изменения климата………………………………9
2. Заключение……………………….…………………………………………..13
3. Список цитируемой литературы……………………………………………14

Введение
ХХ век для человечества ознаменовался резким скачком в развитии энергетики и интенсивным ростом промышленной деятельности, что поспособствовало изменению экологической обстановки. Во второй половине ХХ века человечество столкнулось с глобальными экологическими проблемами, такими как: загрязнение Мирового океана, уменьшения площади лесов, исчезновение многих видов растений и животных, глобальное потепление. Самой серьезной из них и самой ярко освещенной является проблема глобального потепления. Практически каждую неделю различные СМИ поставляют нам свидетельства о повышении средней температуры атмосферы Земли и Мирового океана. Но часто в этих сообщениях звучат разные причины потепления и, следовательно, разные прогнозы на будущее. Источниками информации о прогнозах на будущее климата являются настоящие научные исследования. Одни исследователи полагают, что причиной увеличения средней температуры являются естественные процессы и человек влияет на потепление лишь незначительно. К примеру, профессор А. П. Капица, член-корреспондент РАН, завкафедрой Географического ф-та МГУ считает вклад человечества в климатические изменения несущественным на фоне космических и геофизических факторов. Напротив, некоторые другие ученые считают, что человеческий фактор является главной причиной потепления. Мнение Межгосударственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) ООН заключается в том, что средняя температура на Земле поднялась на 0,7 °C по сравнению со временем начала промышленной революции и что «большая доля потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью человека» (http://ru.wikipedia.org/wiki/Глобальное_потепление). Стоить добавить такой факт, что даже в многостраничном отчете Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата каждое утверждение сопровождается оговоркой о степени достоверности по следующей шкале. К примеру, «практически достоверно» означает вероятность правильности утверждения более 99%, «весьма вероятно» — 90—99%, «вероятно» — 66— 90%. То есть четкого и достоверного ответа на вопрос «Что является главной причиной глобального потепления?» до сих пор нет даже у международной комиссии. Также недавно стали поднимать вопрос не только о глобальном потеплении, но и возможности глобального похолодания в скором будущем. Этот факт ставит в тупик большинство людей. Как бы там ни было, споры по поводу глобального потепления не утихают до сих пор. И, судя по всему, ажиотаж этот будет лишь расти, так как температура в среднем продолжает повышаться, а точного и уверенного объяснения этому явлению пока нет.

Обсуждение
1.1. Методы исследований климата
Пробуя ясно обосновать причины потепления, ученые всего мира применяют различные методы исследования климата. До последней четверти ХХ века они могли полагаться лишь на немногочисленные (относительно того количества, которое реально необходимо для таких исследований) метеостанции, к тому же, эти станции располагались в основном в крупных городах, в то время как нужны они были еще и в полярных районах, в горах, а также на просторах океана. С конца 1970-х годов на помощь климатологам пришли спутники. Однако и они не смогли решить всех проблем. Например, они не могу проводить измерений на территориях, скрытых сплошной облачностью. Ко всему прочему, эти измерения проводятся дистанционно и результаты их получают косвенными путями, то есть, точность таких измерений довольно спорна, и их постоянно приходится сверять с наземными измерениями. На сегодняшний день основные способы определения изменения климата на Земле таковы.
Во-первых, это анализ годовых колец на срезе деревьев (в теплые годы кольца толще, в холодные - тоньше). Этот способ позволяет заглянуть всего лишь на несколько сот лет назад.
Во-вторых, это анализ пыльцы растений, которую находят в осадочных породах на мелководье. Численно вычислить температуру этот метод не позволяет, но зато климатологи могут проследить за изменениями климата на большой территории и за долгое время (до 20 тыс. лет) (Ле Руа Ладюри, 1971).

Третий метод, позволяющий заглянуть в совсем уж далекое прошлое (около 900 тысяч лет!), это исследование ледовых кернов, добываемых в ледниках, в частности, Антарктиды и Гренландии. Основную роль в исследованиях играют пузырьки воздуха, вмерзшие в лед. По соотношению изотопов кислорода 16О и 18О ученые могут определить среднюю температуру в соответствующую эпоху. Также изменения температуры на больших отрезках времени ученые могут определять по содержанию во льду тяжелого изотопа водорода – дейтерия ?D. Метод основывается на том, что пары обычной воды и «тяжёлой» (т. е. содержащей дейтерий) различаются температурой конденсации. Последние конденсируются и выпадают при меньшем охлаждении, чем обычные, «легкие», что и отражается составом льда, который при этом образуется. При потеплении дейтерия становится больше, а при похолодании меньше.
И наконец, последний метод – это определение (вероятно приблизительное) средней температуры воды на поверхности океана по содержащимся в ней окаменелым остаткам, а также по изотопному составу осадочных пород. Этот метод позволяет отодвинуть климатические рамки на десятки миллионов лет назад. Есть еще один способ, заключающийся в угадывании климатических данных по данным животных того времени. Но этот способ настолько неточен и приблизителен, что делать какие-либо выводы и заключения, используя лишь его, бесполезное занятие (Ле Руа Ладюри, 1971).
1.2. Теории причин глобального потепления
С начала 1970-х годов температура многолетнемёрзлых грунтов в Западной Сибири повысилась на 1,0 °C, в центральной Якутии — на 1—1,5 °C. На севере Аляски с середины 1980-х годов температура верхнего слоя мёрзлых пород увеличилась на 3 °C, температура на юго-западе Антарктики, на Антарктическом полуострове, возросла на 2,5 °C, средняя температура по Земле поднялась на 0,7 °C по сравнению со временем начала промышленной революции. Однако, в вопросе «Что же послужило причиной таких изменений климата?» взгляды ученых всего мира сильно расходятся (http://ru.wikipedia.org/wiki/Глобальное_потепление).
Существует гипотеза, что вместо глобального потепление на планете происходит глобальное похолодание. Она подразумевает процесс постепенного остывания Земли, постулирует глобальное охлаждение поверхности Земли и её атмосферы, её оледенение. Однако этой гипотезе никогда не уделялась существенная научная поддержка, хоть и в её пользу говорят некоторые публикации в научной и научно-популярной прессе, говорящие о цикличности ледниковых периодов и тренде снижения среднегодовой температуры, наблюдавшемся с 1940-х до начала 1970-х. На настоящее время, большее распространение в научных кругах имеет гипотеза глобального потепления, то есть повышения температуры Земли, а не ее понижения (http://ru.wikipedia.org/wiki/Глобальное_похолодание).
Самая популярная теория относительно причин потепления заключается в том, что человек на протяжении чуть более сотни лет (с конца XIX века) в результате своей деятельности выделил в атмосферу большое количество газов (в первую очередь углекислый газ и метан), которые вызывают так называемый «парниковый эффект». Суть этого эффекта состоит в том, что эти самые парниковые газы (водяной пар (36-70 % парникового эффекта), углекислый газ (9-26 %), метан (4-9 %), азот(3-7 %)), накапливаясь в атмосфере, поглощают видимый свет, нагревая поверхность, которая вследствие нагрева испускает тепловые (инфракрасные) лучи; эти тепловые лучи остаются в атмосфере, так как парниковые газы не пропускают их в космос. Этот механизм впервые был описан в 1827 году Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет». Сторонников у этой теории причин глобального потепления очень много. В первую очередь, это Межгосударственная группа экспертов по изменению климата ООН. Прогнозы на будущее, сделанные МГЭИК на основе полученных данных их климатических моделей, неутешительны. Средняя температура на планете, по их мнению, может повыситься на величину от 1,1 до 6,4 °C. В отдельных регионах температура может немного понизиться. Как ожидается, потепление и подъём уровня Мирового океана будут продолжаться на протяжении тысячелетий, даже в случае стабилизации уровня парниковых газов в атмосфере. Этот эффект объясняется большой теплоёмкостью океанов. Помимо повышения уровня Мирового океана повышение глобальной температуры также приведёт к изменениям в количестве и распределении атмосферных осадков. В результате могут участиться природные катаклизмы, такие как наводнения, засухи, ураганы и другие, понизится урожай сельскохозяйственных культур, и исчезнут многие биологические виды. Потепление должно, по всей вероятности, увеличивать частоту и масштаб таких явлений (Изменение климата 2007. Обобщающий доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата).
На мой взгляд, эта теория не является абсолютно верной. В ней мало учитываются остальные космические и геофизические факторы. Существует много разных гипотез о том, какой же все-таки фактор считать причиной глобального потепления. Одна из гипотез предполагает, что изменения температуры Земли соответствуют изменениям солнечной активности. Существует ряд работ, предполагающих существование механизмов, усиливающих эффект солнечной активности, которые не учитываются в современных моделях, или что важность солнечной активности в сравнении с другими факторами недооценивается. Непрерывные наблюдения за Солнцем в течение 28 лет (результаты представлены в обобщающем докладе МГЭИК) позволили установить, что колебания потока солнечной радиации между максимумом и минимумом в 11-летнем цикле составляют 0,08%, и при этом нет заметного долговременного тренда, который мог бы вызвать рост температуры на планете. Таким образом, члены Межправительственной группы экспертов по изменению климата полагают, что солнечная активность не может являться главной причиной потепления климата. Я согласен с их мнением по этому поводу, однако, считаю, что главная причина глобального потепления не может обуславливаться каким-либо одним фактором (например, антропогенным). Помимо, перечисленных выше антропогенного фактора и солнечной активности, в изменении климата участвуют многие другие факторы.
1.3. Факторы, влияющие на изменения климата
Во-первых, это тектонические движения плит. Допустим, если большинство больших континентальных массивов расположено в приполярных областях, то это будет способствовать общему понижению температуры планеты, так как на континентах могут образовываться покровные оледенения (чем шире площадь оледенения, тем больше будет отражательная способность планеты (альбедо), и тем ниже будет среднегодовая температура) (http://ru.wikipedia.org/wiki/Изменение_климата). Однако, я не думаю, что тектонические движения плит - превалирующий фактор глобального потепления. Смещения литосферных плит вызывают изменения климата на отрезках длиной в десятки, а то и в сотни миллионов лет. При таких масштабах вряд ли именно этот фактор сыграл большую роль в увеличении средней температуры на планете, начиная с середины XIX века.
Второй фактор – это изменение прозрачности атмосферы и ее состава в результате изменений вулканической активности Земли. При извержениях вулканов в атмосферу Земли выбрасывается большой объем различных газов, в том числе парниковых: СО2 , CO, SO2, H2S, CS2, OCS, NO. К примеру, концентрация углекислого газа колеблется от 1 до 10% от общей массы вулканических газов, 0,1-0,7% составляет СО (Gerlach N.M., 1980). Сторонники теории, считающей вулканическую деятельность основной причиной глобального потепления, как и сторонники теории антропогенного воздействия на изменения климата, полагают виновником потепления углекислый газ СО2 и вызываемый им «парниковый эффект». Однако, на мой взгляд, этот фактор тоже не будет решающим, так как данные о концентрации парниковых газов не очень достоверны, и делать какие-нибудь выводы, опираясь лишь на эти данные, было бы очень опрометчиво.
Третий фактор – это изменение альбедо Земли. Теория, полагающая этот фактор главным в причинах потепления, утверждает, что изменения отражающей способности планеты напрямую связаны с изменениями климата. Чем больше отражательная способность, тем, соответственно, ниже будет средняя температура, и напротив, чем ниже альбедо, тем большее число солнечных лучей будет поглощаться, и, следовательно, выше будет температура в среднем. Климатологи всего мира пока не спешат с выводами относительно роли изменения альбедо Земли в увеличении средней температуры планеты, так как данные, полученные в результате исследований, создают некий парадокс: у отражающей способности Земли наметилась тенденция к увеличению, однако в среднем температура на планете продолжает повышаться. Филипп Р. Гуд, профессор физики технологического института штата Нью-Джерси и директор солнечной обсерватории Big Bear в Калифорнии, полагает, что решение этой загадки окажет значительное воздействие на исследования климатических изменений, потому как до сих пор остается непонятным, «…каким образом происходит непрерывное потепление, если количество солнечного излучения, достигающего поверхности Земли, сокращается». Из-за этого самого расхождения в данных этот фактор, на мой взгляд, не стоит рассматривать как решающий. До тех пор пока выше описанному парадоксу не будет найдено уверенного объяснения, считать этот фактор весомым в развитии глобального потепления было бы весьма рискованно (http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2006/01/24/194858).
Следующий фактор - изменчивость Мирового океана. Мировой океан является естественным регулятором климатических процессов, и главная его функция — сглаживающая. Например, океан играет роль главного регулятора содержания углекислого газа в атмосфере. Это обусловлено тем, что в нем содержится в пятьдесят раз больше углекислоты, чем в атмосфере. Между концентрациями углекислоты в океане и атмосфере существует определенное равновесие, они никак не могут быть произвольными, независимыми друг от друга: если по каким-то причинам концентрация ее в атмосфере повысится, избыток автоматически перейдет в океан, так что безграничного насыщения атмосферы углекислым газом быть не может по принципиальным причинам. Вообще сама система океан-атмосфера (собственно и образующая климат планеты) работает, как тепловая машина: преобразует приходящую от Солнца тепловую энергию в энергию движения — ветры, морские течения, конвекцию (то есть подъем воздуха при нагревании), а также переводит тепло в скрытую форму при испарении воды и ее конденсации в облаках и выпадающих осадках. При такой сложной работе в этой системе неизбежны колебательные движения. По мнению некоторых исследователей, именно эти колебания и являются причиной многих климатических изменений. Исследования в этом направлении лишь начинают вестись, и пока каких-нибудь крупных значимых результатов получено не было. Связано это с тем, что в океане очень ограниченны возможности для различного рода замеров, нужно охватить огромные площади и провести на них какие-либо измерения. Однако, исследования в этой области ведутся, и возможно совсем скоро у климатологов появятся новые теории о причинах глобального потепления, связанные с изменениями количества тепла в Мировом океане.
Последний фактор - это изменение параметров орбиты Земли. Впервые идею о том, что изменения климата на планете, могут быть связаны с циклическими изменениями параметров земной орбиты, высказал в 20-х годах XX века сербский исследователь Милутин Миланкович. Эта идея предполагает, что, испытывая притяжение солнца и других небесных тел, Земля действительно регулярно меняет форму своей орбиты, которая с периодичностью около 93 тыс. лет становится то более эллипсоидной, то более круговой. Кроме того, с периодичностью 26 тыс. лет меняется конус, описываемой Земной осью , а с периодичностью в 41 тыс. лет – угол наклона земной оси к плоскости её орбиты. Комбинация этих изменений орбиты сказывается на количестве получаемого Землей тепла и на характере распределения его по поверхности планеты. Эта гипотеза начала находить свое подтверждение в 1980-х годах, когда появились хорошие данные по палеотемпературам, полученные при анализе донных отложений из разных точек Мирового океана. Эти данные получили при бурении антарктического льда на российской станции «Восток». Поднятый там на поверхность ледовый керн, имея общую протяженность 3600 м, охватил слой льда, сформировавшийся за 420 тысяч лет. Помимо анализа газового состава пузырьков воздуха, сохранившихся во льду за многие тысячелетия, исследователи получили возможность проследить за изменениями температуры по содержанию во льду тяжелого изотопа водорода – дейтерия ?D (Оба эти метода описаны в главе 2.1). Результаты этих исследований получились следующие. Во-первых, изменения во времени содержания дейтерия во льду Антарктиды хорошо соответствуют полученным ранее данным по содержанию тяжелого изотопа кислорода 18О в донных осадках: периоды похолодания и потепления, выявляемые этими двумя совершенно независимыми способами, совпадают. А во-вторых, время наступления похолоданий и потеплений хорошо объясняется изменениями показателей орбиты Земли, хотя решающим оказывается не влияние формы орбиты, а взаимодействие размера конуса, описываемого земной осью и угла наклона оси к плоскости движения Земли вокруг Солнца. Авторы исследований подчеркивают, правда, что рассчитанные изменения на самом деле незначительны. По-видимому, эти изменения служат только инициаторами, механизмами, запускающими перестройку глобальной климатической системы (в том числе – систему океанической циркуляции), но, соответственно, должны быть и усиливающие механизмы, действие которых и приводит к регулярной смене глобального похолодания глобальным потеплением и наоборот (http://www.sibai.ru).

2. Заключение
Я считаю, что подобные колебания температурного режима происходят с определенной закономерностью, то есть происходит вполне естественное чередование периодов похолодания и потепления. Последним таким периодом будет являться Малый ледниковый период, длившийся с XIV по XIX век. Существует множество исторических свидетельств, что в этот промежуток времени климат на Земле был гораздо холоднее. Исторические хроники свидетельствуют о гибели урожаев, вымерзании фруктовых садов в северной Италии, Англии, Шотландии, северной Франции, на территории Германии в XIV-XV века, в 1709 году вблизи береговой линии замерзло Адриатическое море, во Франции и Германии зарегистрированы случаи замерзания птиц на лету. Существовали даже такие удивительные факты, как, например, ледостав на Москве-реке в летние месяцы 1601, 1602 и 1604 гг, когда сильные морозы свирепствовали в июле-августе. Таким образом, начавшееся в середине XIX века повышение температуры выглядит как закономерная смена более холодного периода более теплым. Поэтому, я придерживаюсь мнения, что глобальное потепление является естественным процессом выхода из Малого ледникового периода и мало зависит от человеческой деятельности.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

В.М. Лиходед, В.Н. Лиходед, Экология, 2009, с. 133-138

В.М.. Константинов, Ю.Б. Челидзе, Экологические основы природопользования, 2004, с. 50-52

В.П. Мелешко, «Химия и жизнь» №4, 2007/ Потепление климата: причины и последствия

Ершов Э.Д. Эволюция мерзлых толщ в истории Земли. //Соровский образовательный журнал,№1,1996, с. 74-81.

Ле Руа Ладюри Э. История климата с 1000 года, 1971., Шварцбах М. Климаты прошлого, 1955

IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Working Group I Contribution to the Intergovernmental Panel on Climate Change. Fourth Assessment Report. Technical Summary.

J. Jouzel, V. Masson-Delmotte, и др. Wolff Orbital and millennial Antarctic climate variability over the past 800,000 years // Science. 2007. V. 317. P. 793-796