г) волновым составом потока солнечной радиации, достигающего земной атмосферы, и за тепловым излучением, покидающим ее, с использованием данных со спутников;
д) волновым составом потока солнечной радиации, достигающего земной поверхности в ультрафиолетовой части спектра и влияющего на живые организмы (УФ-В);
е) свойствами с распределением аэрозолей в слое от земной поверхности до мезосферы с использованием наземных, самолетных и спутниковых систем наблюдений;
ж) переменными, имеющими большое значение для климатологии, на основе осуществления программ высококачественных метеорологических поверхностных измерений;
з) микроэлементами, температурой, потоком солнечной радиации и аэрозолями, используя более совершенные методы анализа глобальных данных.
ЧАСТЬ ШЕСТАЯ
ЧТО НАС ЖДЕТ?
СОВРЕМЕННЫЙ КЛИМАТ
Под современным климатом ученые понимают климат после момента, когда закончилось его потепление, то есть после 30 — 40-х годов XX столетия. Поскольку началось похолодание климата, то для него характерны общее понижение температуры, увеличение на континентах льда и снега. Для современного климата характерно увеличение повторяемости необычных экстремальных условий погоды. Дело в том, что для жизни и деятельности (и здоровья) людей не столь важны абсолютные значения температуры и других показателей погоды. Более страшны резкие изменения погодных условий (наводнения, резкие изменения температуры, торнадо и т. п.). Надо научиться их предсказывать и защищаться от них. Всемирная метеорологическая организация признала экстремальными такие климатические условия, которые встречаются один раз в 25–30 и более лет.
Похолодание климата после 1940 года идет не плавно. На фоне общего похолодания наблюдались периоды потепления в конце 1950-х годов, в середине 1960-х годов и т. д. Происходят колебательные изменения климата, и сейчас рано говорить о том, как он будет меняться в будущем. Если бы мы не опасались, что своими руками меняем климат, то следовало бы ожидать похолодания. Собственно, оно и происходит с середины 1970-х годов.
В настоящее время ученые очень внимательно следят за всеми изменениями климатических элементов и пытаются прогнозировать изменение климата в будущем. Все большее их число осознает, что для жизни людей и экономики очень важно предсказать наступление аномальных, экстремальных погодных условий. Они происходят не только бурно, но и неожиданно, поэтому наносят огромный вред. Японские ученые провели детальный анализ таких аномальных погодных явлений за 1961–1972 годы. По их данным можно заключить, что за этот период среднемесячная температура достигала необычайно низких значений весьма часто. Она наблюдалась в течение 460 месяцев против 206. Необычно низкие величины осадков наблюдались также часто (472 месяца против 295). Если сравнивать период 1960–1969 годов и период потепления 1920–1940 годов, то выясняется, что повторяемость очень низких температур увеличилась почти в два раза. Повторяемость необычно высоких среднемесячных температур в два раза уменьшилась. С 1951 по 1972 год температура поверхности Земли в Северной Атлантике уменьшилась от 12,03оС до 11,043 °C. Увеличилась и площадь, занятая снегом и льдом (от 33 миллионов квадратных километров в 1950 году до 39 миллионов квадратных километров в 1973 году). После 1940 года горные ледники вновь пришли в движение — начали наступать. Ученые наблюдали за 73 небольшими ледниками, которые быстро реагируют на изменения климата. Оказалось, что 50 из них в период с 1953 по 1955 год пришли в движение.
За время потепления климата с 1880 до 1930 года над Британскими островами увеличилось количество дней в году с западными ветрами от 85 до 110. При похолодании до начала 1970-х годов оно уменьшилось до 80, а к середине 1970-х годов до 68.
После начала похолодания в 1950-е годы климат изменился следующим образом. Температура средней тропосферы северного полушария в среднем понижалась. Наиболее заметно это было в умеренной зоне и в высоких широтах. Температура воздуха у поверхности Земли также понижалась, хотя и менее заметно. Она отличалась существенными колебаниями. Поверхностный слой воды охлаждался как в Атлантике, так и в Тихом океане. Возросло за последние годы и количество снега и льда. Это относилось к северному полушарию. В южном полушарии температура средней атмосферы слабо повышалась. У поверхности Земли температура воздуха менялась только незначительно. Количество пакового льда в Антарктиде сначала несколько увеличилось. Затем оно стало уменьшаться. Атмосферная циркуляция характеризовалась увеличением ее неустойчивости.
Важно отметить, что современный климат неустойчив. В одних районах наблюдаются засухи, а в то же время в других районах происходят наводнения. Точно такая же неустойчивость климата имела место в период перехода от периода теплого климата к малому ледниковому периоду.
Хорошим показателем климата является длительность вегетационного периода. Это количество дней, когда средняя температура воздуха превышает 5,5 °C. Рассмотрим, как этот период менялся в центральной части Англии. В 1870–1895 годы средняя за десятилетие продолжительность вегетационного периода составила 255–265 дней. Наименьшая его продолжительность равнялась 205–225 дней. В 1930–1949 годах средняя продолжительность увеличилась до 270–275 дней, а минимальная до 237–243 дней. Но в условиях похолодания, в 1950–1959 годы, средняя продолжительность вегетационного периода вновь уменьшилась до 265 дней. Минимальная снизилась до 226 дней. Для сравнения скажем, что в наиболее холодные десятилетия малого ледникового периода в Англии средний вегетационный период был короче почти на месяц по сравнении с таковым в теплые 1930–1949 годы.
ВЛИЯНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИЧЕЛОВЕКА НА КЛИМАТ
Человек воздействовал на климат с тех пор, как начал вырубать и выжигать леса, распахивать земли, засаживать территории различными видами растительности и т. д. Этим самым он менял отражательную способность поверхности Земли, а значит, изменял то количество энергии, которую наша планета получает от Солнца. В настоящее время человек меняет климат со значительно большим размахом. Он создает новые водохранилища и каналы, изменяет русла крупных рек, осушает болота, продолжает уничтожать леса и делает в этом плане еще многое другое. В частности, приводит почву в состояние эрозии. А эрозия почвы также меняет оптические (отражательные и поглощающие) свойства земной поверхности. В результате эрозии почвы меняется газовый обмен между земной поверхностью и атмосферой. Меняется при этом и обмен теплом и влагой между земной поверхностью и атмосферой.
Что касается малых составляющих атмосферы, сильно влияющих на климат, то на первом месте стоит CO2, поскольку он создает в атмосфере парниковый эффект. Если количество СО2 увеличится, то климат существенно (а возможно, и катастрофически) потеплеет. Это зависит от степени повышения концентрации СО2 в атмосфере. Но для сохранения пригодным для жизни климата важен не только СО2. Чрезвычайно важны фреоны, фтористые, бромистые и хлорные соединения, которые разрушают озонный слой и тем самым изменяют тепловой режим Земли. Целый ряд химически активных малых (но не пренебрежимых) примесей (окислы азота, фреона и др.) поглощают солнечную энергию и тем самым меняют тепловой режим атмосферы, нагревают ее. Таким образом, они, с одной стороны, по мере увеличения их концентрации, увеличивают парниковый эффект, а с другой стороны, уменьшают солнечную энергию, приходящую к Земле, то есть уменьшают метеорологическую солнечную постоянную.
На климате обязательно отразится и загрязнение Мирового океана нефтяными продуктами. Нефтяная пленка на водах Мирового океана меняет теплообмен и влагообмен между океаном и атмосферой. Человек с большим энтузиазмом и сознанием своей силы воздействует на облака с тем, чтобы стимулировать выпадение осадков. Но он не задумывается над тем, что планомерно, осознанно при этом загрязняет атмосферу. Человек изменяет климат и путем сжигания топлива. При этом одновременно в атмосферу выбрасывается водяной пар. Кстати, поступление водяного пара в атмосферу увеличивается и в результате функционирования оросительных систем. Испытания ядерного оружия также внесли и вносят свою лепту в изменение климата. При этом в атмосфере накапливается аэрозоль, окислы азота, радиоуглерод и другие составляющие, которые эффективно разрушают озонный слой.
Топливно-энергетический комплекс мира непрерывно растет. На рис. 69 показано, как увеличивалось производство энергии в мире начиная с 1850 года. Виден непрерывный быстрый рост производства энергии, а значит, и выбросов в атмосферу. Выбрасывается в больших количествах сажа и продукты сгорания в виде соединений серы. При этом в атмосферу поступают радиационно-активные малые газовые составляющие. Это происходит при сжигании химического топлива. При этом поступают в атмосферу углекислый газ и окислы азота. Они влияют на углеродный и азотный циклы в системе атмосфера — океан — биосфера — почвы суши. Кроме того, при сжигании веществ (топливных материалов) человек изменяет свойства подстилающей поверхности. После этого она будет по-иному отражать солнечное излучение, а также будет оказывать влияние на обмен веществом между земной поверхностью (сушей и поверхностью Мирового океана) и атмосферой. Выбросы отходов топливного процесса прямо в воды океана и в атмосферу завершают картину. Некоторые специалисты не без основания считают, что это является главным злом топливно-энергетического комплекса.
Каковы перспективы развития топливно-энергетического комплекса в мире? Потребление энергии во всем мире растет примерно на 2 % в год. Приведем данные о количестве сжигаемого топлива, которое потребуется для этих нужд. На сегодня запасы каменного угля составляют 8,4