V.2. Антропогенное изменение климата и его последствия

V.2.I. Парниковый эффект

Источником энергии атмосферных процессов является солнечная радиация. К земной поверхности приходит коротковолновая радиа­ция, тогда как нагреваемая таким образом Земля испускает в атмо­сферу и далее за ее пределы энергию в виде длинноволнового (инфракрасного, или теплового) излучения.

Некоторые газы в атмосфере, включая водяной пар, отличаются парниковым эффектом, то есть способностью в большей степени пропускать к поверхности Земли солнечную радиацию по сравнению с тепловым излучением, испускаемым нагретой Солнцем Землей. В результате температура поверхности Земли и приземного слоя воз­духа выше, чем она была бы при отсутствии парникового эффекта. Средняя температура поверхности Земли равна плюс 15°С, а без парникового эффекта она была бы минус 18°! Парниковый эффект - один из механизмов жизнеобеспечения на Земле.

Ведущую роль в парниковом эффекте играет водяной пар, нахо­дящийся в атмосфере. Удивительно, что большую роль играют также газы, не отличающиеся высокой концентрацией в атмосфере. К ос­новным парниковым газам относятся: углекислый газ (диоксид угле­рода) (С0₂), метан (СН₄), оксиды азота, в особенности N₂0, и озон (Оз). В эту же категорию следует включить не встречающуюся в природе группу газов, синтезируемых человеком, под общим назва­нием хлорфторуглероды.

Если баланс на верхней границе тропосферы между приходящей коротковолновой и отраженной длинноволновой радиацией не равен нулю, то возникает дополнительный эффект радиационного воздей­ствия на атмосферу, приводящий либо к нагреванию (при преобла­дании приходящей радиации), либо к охлаждению тропосферы. Ат­мосфера реагирует на эти изменения, постепенно устанавливая но­вый радиационный баланс посредством соответствующего повыше­ния или понижения температуры тропосферы и поверхности Земли.

Например, при удвоенной концентрации углекислого газа по срав­нению с концентрацией в начале промышленной революции (1750— 1800 гг.) и при отсутствии других факторов эффект радиационного воздействия составил бы 4 вт/м², а компенсационное повышение температуры было бы около 1°. При более полном учете факторов и обратных связей между ними оказывается, что удвоение концентра­ции углекислого газа привело бы к повышению температуры на 2,5°С (IPCC, 1994). Эффект радиационного воздействия при удвоен­ной концентрации С0₂, равный 4 вт/м², составляет 1,7% от величины коротковолновой солнечной радиации, поглощаемой атмосферой и поверхностью Земли и равной в среднем 240 вт/м². Нарушение ба­ланса приходящей и уходящей радиации всего лишь на 1,7% приво­дит, как видим, к очень серьезным изменениям климата. Это еще один пример высокой степени сбалансированности механизмов жиз­необеспечения экосферы, т.е. ее устойчивости.

Деятельность человека за последние 200 лет, и в особенности по­сле 1950 г., привели к продолжающемуся и в настоящее время по­вышению концентрации в атмосфере газов, обладающих парнико­вым эффектом (рис. 9). Неизбежно последовавшая за этим реакция атмосферы заключается в антропогенном усилении естественного парникового эффекта. Суммарное антропогенное усиление парнико­вого эффекта оценивается, по состоянию на 1995 г., величиной +2,45 ватт/м² (Международный Комитет по изменению климата IPCC).

Парниковый эффект каждого из таких газов зависит от трех ос­новных факторов:

а) ожидаемого парникового эффекта на протяжении ближайших десятилетий или веков (например, 20, 100 или 500 лет), вызываемого единичным объемом газа, уже поступившим в атмосферу, по сравне­нию с эффектом от углекислого газа, принимаемым за единицу;

б) типичной продолжительности его пребывания в атмосфере, и

в) объема эмиссии газа.

Комбинация первых двух факторов носит название "Относитель­ный парниковый потенциал" и выражается в единицах от потенциала С0₂. Она является удобным показателем текущего состояния парни­кового эффекта и используется в международных дипломатических переговорах. Относительная роль каждого из парниковых газов весьма чувствительна к изменению каждого фактора и к их взаимо­зависимости, и потому определяется весьма приближенно.

Рис. 9. Средняя месячная концентрация углекислого газа в атмосфере за 1957-1993 гг. на Гавайских островах (Mayна Jloa) и Южном полюсе

 

Основные особенности газов с парниковым эффектом в атмосфере по состоянию в основном на 1994 г. приведены в табл. 6.

Таблица 6. Основные особенности газов с парниковым эффектом Газ Концен­трация, частей на миллиард Прирост концен­трации, % за год Относитель­ный парнико­вый потенциал газа на бли­жайшие 20 лет Продолжи­тельность существо­вания в ат­мосфере, гг. Антропогенное усиление пар­никового эф­фекта, ватт/м2 Диоксид уг­лерода, С02   0,4   50-200 1,56 Метан, СН4   0,6   12-17 0,47 Оксид азота, N20   0,25     0,14 Хлорфтор- углероды* 0,1-0,3 0-5 300-8000 12-50 0,15

 

♦Данные взяты для наиболее типичных для 1995 г. веществ, как исполь­зуемых, так и запрещенных к использованию, но еще находящихся в атмо­сфере.

V.2.2. Газы с парниковым эффектом

Для понимания глобального парникового эффекта необходимо понять роль каждого из газов. Как видим, картина отличается боль­шой сложностью и изменчивостью во времени.

Роль водяного пара, содержащегося в атмосфере, в общемировом парниковом эффекте велика, но трудно определима однозначно. При потеплении климата содержание водяного пара в атмосфере будет увеличиваться, тем самым усиливая парниковый эффект.

Диоксид углерода, или углекислый газ (COz), отличается, по срав­нению с другими парниковыми газами, относительно низким потен­циалом парникового эффекта, но довольно значительной продолжи­тельностью существования в атмосфере - 50-200 лет и сравнительно высокой концентрацией. Доля диоксида углерода в парниковом эф­фекте составляет в настоящее время около 64%, но эта относитель­ная величина неустойчива, поскольку зависит от изменяющейся роли других парниковых газов.

Концентрация углекислого газа в атмосфере в период с 1000 по 1800 гг. составляла 270-290 частей на миллион по объему (ppmv). Затем она стала неуклонно увеличиваться с соответствующим воз­растанием парникового эффекта. В 1958 г., когда начались постоян­ные инструментальные наблюдения, она была 315 ppmv, а к 1994 г. она достигла 358 ppmv и продолжает расти (рис. 9). Расчеты показы­вают, что при современном уровне эмиссии углекислого газа кон­центрация его в атмосфере будет неуклонно увеличиваться, достиг­нув 500 ppmv к концу XXI века. Стабилизация концентрации может быть достигнута посредством значительного сокращения объема вы­бросов.

Рассмотрим причины наблюдаемого роста концентрации, основы­ваясь на антропогенной части глобального биогеохимического цик­ла углерода.

Основной источник поступления углекислого газа в атмосферу - сжигание горючих ископаемых (угля, нефти, газа) для производства энергии. Около 80% всей энергии в мире производится за счет теп­ловой энергетики. Поступление углекислого газа в атмосферу за пе­риод с 1860 по 1990 гг. увеличивалось в среднем на 0,4% в год. В те­чение 1980-х гг. она составляла 5,5±0,5 млрд. т (гигатонн) углерода в год.

Сокращение лесов тропического и экваториального пояса, дегра­дация почв, другие антропогенные трансформации ландшафтов при­водят в основном к высвобождению углерода, которое сопровожда­ется его окислением, то есть образованием С0₂. В целом эмиссия в атмосферу за счет преобразования тропических ландшафтов состав­ляет 1,6±1,0 млрд. т углерода. С другой стороны, в умеренных и вы­соких широтах Северного полушария отмечается, в целом, преобла­дание восстановления лесов над их исчезновением. Для построения органического вещества лесов в процессе фотосинтеза углекислый газ забирается из атмосферы. Это количество, в пересчете на угле­род, равно 0,5±0,5 млрд. т. Пределы точности, равные самой величи­не, указывают нам также на все еще весьма низкий уровень понима­ния антропогенной роли в некоторых звеньях глобального биогео­химического цикла углерода.

В атмосфере в результате деятельности человека ежегодно допол­нительно накапливается 3,3±0,2 млрд. т углерода в виде углекислого газа.

Мировой океан поглощает из атмосферы (растворяет, химически и биологически связывает) около 2,0±0,8 гигатонн углерода в виде уг­лекислого газа. Суммарные величины поглощения углекислого газа океаном пока непосредственно не измеряются. Они рассчитываются на основе моделей, описывающих обмен между атмосферой, по­верхностным и глубинным слоями океана.

Таблица 7. Глобальный баланс антропогенного углерода, млрд. т. за год Источники СР2 Поступление в атмосферу (1) Поступление в атмосферу вследствие сжигания горючих ископаемых и производства цемента (2) Поступление в атмосферу вследствие трансформации ландшафтов в тропической и экваториальной зонах 5,5±0,5 1,6±1,0 Поглощение различными резервуарами (3) Аккумуляция в атмосфере (4) Аккумуляция Мировым океаном (5) Аккумуляция в биомассе Северного полушария 3,3±0,2 2,0±0,8 0,5±0,5 (6) Остаточный член баланса, объясняемый поглощением С02 экосистемами суши (фертилизация и др.) = (1+2)-(3+4+5) 1,3±1,5

 

Увеличение концентрации диоксида углерода в атмосфере должно стимулировать процесс фотосинтеза. Это так называемая фертилиза- ция, благодаря которой, по некоторым оценкам, продукция органи­ческого вещества может возрасти на 20-40 % при удвоенной по сравнению с современной концентрацией углекислого газа. Иссле­дования процесса фертилизации проводились пока только в лабора­торных условиях. Глобальная оценка поглощения углекислого газа растительностью мира вследствие ее фертилизации на 1980-е гг. со­ставляет 0,5-2,0 млрд. т за год. В балансе антропогенных потоков углерода все пока еще плохо понимаемые процессы, протекающие в экосистемах суши, включая фертилизацию, оцениваются в 1,3±1,5 млрд. т.

Баланс антропогенного углерода за 1980-1989 гг., связанный с эмиссией, поглощением и изменением запасов углекислого газа, в млрд. т за год, представлен в табл. 7.

Как видим, невязка баланса значительна, и более глубокое ее объ­яснение - один из крупнейших, пока недостаточно решенных вопро­сов. По-видимому, необходимо более углубленное изучение режима антропогенного углерода как в Мировом океане и отдельных его частях, так и в экосистемах суши.

Метан (СН₄) также играет заметную роль в парниковом эффекте, составляющую приблизительно 19 % от общей его величины (на 1995 г.). Метан образуется в анаэробных условиях, таких как естест­венные болота разного типа, толща сезонной и вечной мерзлоты, ри­совые плантации, свалки, а также в результате жизнедеятельности жвачных животных и термитов. Оценки показывают, что около 20% суммарной эмиссии метана связаны с технологией использования горючих ископаемых (сжигание топлива, эмиссии из угольных шахт, добыча и распределение природного газа, переработка нефти). Всего антропогенная деятельность обеспечивает 60-80 % суммарной эмис­сии метана в атмосферу.

В атмосфере метан неустойчив. Он удаляется из нее вследствие взаимодействия с ионом гидроксила (ОН) в тропосфере. Несмотря на этот процесс, концентрация метана в атмосфере увеличилась при­мерно вдвое по сравнению с доиндустриальным временем и продол­жает расти со скоростью около 0,8 % в год.

Эмиссия метана из болот зоны избыточного увлажнения Северно­го полушария и из районов вечной мерзлоты весьма чувствительна к изменениям температуры и осадков. Измерения показывают, что рост температуры и увеличение увлажненности (то есть продолжи­тельности нахождения территории в анаэробных условиях) еще бо­лее усиливают эмиссию метана. Это характерный пример положи­тельной обратной связи. Наоборот, снижение уровня грунтовых вод из-за пониженной увлажненности должно приводить к уменьшению эмиссии метана (отрицательная обратная связь).

Текущая роль оксида азота (N₂0) в суммарном парниковом эф­фекте составляет всего около 6%. Концентрация оксида азота в ат­мосфере также увеличивается. Предполагается, что его антропоген­ные источники приблизительно вдвое меньше естественных. Источ­никами антропогенного оксида азота является сельское хозяйство (в особенности пастбища в тропиках), сжигание биомассы и промыш­ленность, производящая азотсодержащие вещества. Его относитель­ный парниковый потенциал (в 290 раз выше потенциала углекислого газа) и типичная продолжительность существования в атмосфере (120 лет) значительны, компенсируя его невысокую концентрацию.

Хлорфторуглероды (ХФУ) - это вещества, синтезируемые челове­ком, и содержащие хлор, фтор и бром. Они обладают очень сильным относительным парниковым потенциалом и значительной продол­жительностью жизни в атмосфере. Их итоговая роль в парниковом эффекте составляет, на середину 1990-х гг., приблизительно 7%. Производство хлорфторуглеродов в мире в настоящее время контро­лируется международными соглашениями по защите озонового слоя, включающими и положение о постепенном снижении производства этих веществ, замене их на менее озонразрушающие с последующим полным его прекращением. В результате концентрация ХФУ в атмо­сфере начала сокращаться.

Озон (Оз) - важный парниковый газ, находящийся как в страто­сфере, так и в тропосфере. Он влияет как на коротковолновую, так и на длинноволновую радиацию, и потому итоговые направление и ве­личина его вклада в радиационный баланс в сильной степени зависят от вертикального распределения содержания озона, в особенности на уровне тропопаузы, где надежных наблюдений пока недостаточно. Поэтому определение вклада озона в парниковый эффект сложнее по сравнению с хорошо перемешиваемыми газами. Оценки указывают на положительную результирующую(приблизительно +0,4 ватт/м²).

V.2.3. Воздействие тропосферных аэрозолей на парниковый эффект

Аэрозоли - это твердые частицы в атмосфере диаметром от 10"⁹ до 10"⁵ м, или от 10"³ до 10¹ микрон (цм). Они образуются вследствие ветровой эрозии почвы, извержений вулканов и других природных процессов, а также благодаря деятельности человека (сжигание го­рючих ископаемых и биомассы).

Антропогенные аэрозоли двояко влияют на радиационный баланс Земли:

а) непосредственно, через поглощение и рассеивание солнечной радиации, и

б) косвенно, так как аэрозоли действуют как ядра конденсации, играющие важную роль в образовании и развитии облаков, влияю­щих, в свою очередь, на радиационный баланс.

Существует много неопределенностей в понимании роли аэрозо­лей в парниковом эффекте из-за высокой региональной изменчиво­сти их концентрации и химической композиции, при малом количе­стве непосредственных наблюдений. В целом можно сказать, что ан­тропогенные аэрозоли снижают величину радиационного баланса, то есть несколько компенсируют антропогенный парниковый эффект. Вследствие роста содержания аэрозолей в воздухе за время начиная с 1850 г. их суммарный и осредненный для мира непосредственный антропогенный эффект равен примерно -0,5 ватт/м², при примерно близкой величине его косвенного воздействия.

В отличие от парниковых газов, типичный срок существования аэ­розолей в атмосфере не превышает нескольких дней. Поэтому их ра­диационный эффект быстро реагирует на изменения эмиссии загряз­нений и столь же быстро прекращается.

В отличие от глобального воздействия газов с парниковым эффек­том эффект атмосферных аэрозолей является локальным. Географи­ческое распространение сульфатных аэрозолей в воздухе в основном совпадает с промышленными районами мира. Именно там локаль­ный охлаждающий эффект аэрозолей может значительно уменьшить и даже свести практически на нет глобальный парниковый эффект.

Извержения вулканов - нерегулярный, но существенный фактор образования высоких концентраций аэрозольных частиц, вызываю­щих рассеивание солнечной радиации и поэтому заметные похоло­дания. Катастрофический взрыв вулкана Тамбора в 1815 г. в Индоне­зии привел к заметному снижению температуры воздуха во всем ми­ре в течение трех последующих лет. Извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 г., сопровождавшееся весьма значительным объемом выбросов пепла, с климатологической точки зрения, - важ­нейшее извержение века. В течение первого года после извержения вулкана его радиационное воздействие было равно -4 вт/м², после второго года -1 вт/м². Соответствующее отклонение мировой темпе­ратуры от средней было наибольшим в 1992 г. и составляло минус 0,4-0,6°. Таким образом, воздействие лишь одного извержения было сравнимо с глобальным парниковым эффектом за текущее столетие. Неудивительно, что когда в геологическом масштабе времени про­исходили значительные вулканические события, они очень сильно влияли на изменения глобального климата.

V.2.4. Гидроклиматические последствия антропогенного парникового эффекта

Накопление парниковых газов в атмосфере и последующее усиле­ние парникового эффекта приводит к повышению температуры при­земного слоя воздуха и поверхности почвы. За последние сто лет средняя мировая температура повысилась приблизительно на 0,3- 0,6°С. В особенности заметный рост температуры происходил в по­следние годы, начиная с 1980-х гг., которые были самым теплым де­сятилетием за весь период инструментальных наблюдений. Анализ глобальных данных по температурам воздуха позволил сделать обоснованный вывод о том, что наблюдаемый рост температуры обусловлен не только естественными колебаниями климата, но и деятельностью человека. Можно полагать, что прогрессирующее ан­тропогенное накопление парниковых газов в атмосфере приведет к дальнейшему усилению парникового эффекта. (Некоторые ученые полагают, что, наоборот, повышения температуры воздуха первич­ны. Они вызывают прогрессирующее накопление углекислого газа.)

Оценки ожидаемых изменений климата обычно производятся на основе использования глобальных моделей циркуляции атмосферы. Это модели очень большой размерности, описывающие атмосфер­ные процессы в узлах регулярной сетки с шагом 250-400 км по гори­зонтали и приблизительно на 10-20 уровнях в атмосфере и океане. Сложность моделей постоянно увеличивается по мере совершенст­вования технических качеств компьютеров и накопления новых дан­ных наблюдений.

Однако точность моделей все еще не высока даже для расчетов на глобальном уровне. Прогноз же изменений по регионам мира, чрез­вычайно важный для практических целей, пока еще вряд ли надежен. Кроме того, необходимо учитывать возможные изменения в деятель­ности человека, осознанные или неосознанные, приводящие к изме­нениям в накоплении парниковых газов, а значит и к последующим изменениям парникового эффекта. Эти обстоятельства учитываются посредством составления различных сценариев.

В соответствии со сценарием наиболее вероятной величины эмис­сии парниковых газов, средняя мировая температура приземного слоя воздуха за период с 1990 по 2100 гг. увеличится приблизитель­но на 2°С. По сценариям низкой и высокой эмиссии рост температу­ры составит соответственно 1°С и 3,5°С. В любом варианте, потеп­ление будет значительнее, чем все колебания климата в течение го­лоцена, то есть последних 10000 лет, и будет очень серьезной про­блемой для человечества.

Вследствие термической инерции океанов средняя температура воздуха будет повышаться и после 2100 г., даже если концентрация парниковых газов к этому времени стабилизируется.

Прогнозируемые изменения климата по регионам отличаются от средних глобальных, но надежность прогнозов регионального кли­мата в основном невелика. При удвоении содержания углекислого газа в атмосфере по сравнению с преиндустриальным периодом по­вышение температуры воздуха в различных регионах будет в преде­лах между 0,6°С и 7°С. Суша будет нагреваться больше, чем океаны. Наибольшее повышение температуры ожидается в арктических и субарктических поясах, в особенности зимой, в основном вследствие сокращения площади морского льда.

Рост температуры воздуха будет сопровождаться увеличением ко­личества осадков, хотя картина пространственного изменения рас­пределения осадков будет более пестрой, чем распределение темпе­ратуры воздуха. Вариация изменения осадков будет находиться в пределах от -35% до +50%. Надежность оценки изменений влажно­сти почвы, что столь важно для сельского хозяйства, также значи­тельно ниже, чем оценки изменения температуры воздуха.

Очень важно также, что относительно небольшие изменения сред­них показателей климата будут, по всей вероятности, сопровождать­ся повышением частоты редких, катастрофических событий, таких как тропические циклоны, штормы, засухи, экстремальные темпера­туры воздуха и пр.

В последнее столетие происходил неуклонный рост среднего уровня Мирового океана, составивший 10-25 см. Основные причины роста уровня океана - термическое расширение воды вследствие ее нагревания из-за потепления климата, а также дополнительный при­ток воды вследствие сокращения горных и небольших полярных ледников. Эти же факторы будут работать и в дальнейшем, с посте­пенным подключением в более отдаленном будущем талых вод Гренландского, а затем и Антарктического ледниковых щитов. В со­ответствии со сценарием наиболее вероятного развития событий ожидается, что уровень Мирового океана поднимется к 2100 г. на 50 см, а с учетом неопределенности прирост уровня ожидается в преде­лах от 20 до 86 см. Сценарии для более значительного и менее зна­чительного повышения температуры дают повышение среднего уровня на 95 и 15 см соответственно. Уровень океана будет продол­жать расти в течение нескольких столетий после 2100 г., даже если концентрация парниковых газов стабилизируется. Рост уровня океа­на вызовет серьезные естественные и социально-экономические про­блемы в прибрежных зонах морей и океанов.

В больших многокомпонентных системах между временем насту­пления причины и следствия существует определенное запаздыва­ние. Если эмиссия парниковых газов стабилизируется, то по проше­ствии интервала времени от десятилетий до тысячелетий концентра­ция газов в атмосфере также стабилизируется. Глобальная система климата приходит в равновесие через десятки-сотни лет после ста­билизации концентраций парниковых газов. Приведение уровня океана в соответствие с установившимся климатом требует столетий. На восстановление экологических систем нужны десятилетия и даже столетия, причем некоторые компбненты системы могут и совсем не восстановиться (например, некоторые биологические виды). Очень высокая инерционность всех событий вызывает большие трудности при разработке и осуществлении стратегий взаимодействия общест­ва с изменяющимся климатом.

V.2.5. Природные и социально-экономические последствия изменения климата

Начавшееся изменение климата окажет серьезнейшее влияние как на естественные, так и на социально-экономические процессы. Меж­правительственный комитет по изменению климата (IPCC) внима­тельно рассмотрел возможные воздействия изменений, перспективы управления ими и стратегии приспособления к ним. Анализ прово­дился на основе шести альтернативных сценариев изменения насе­ления, экономики и энергетики на период до 2100 г. Ниже приводят­ся основные выводы из этих исследований.

Были исследованы основные особенности природных и социаль­но-экономических систем: их чувствительность (sensitivity), приспо­собляемость (adaptability) и уязвимость (vulnerability). Чувствитель­ность - это показатель реакции системы на изменения климатиче­ских условий (например, изменения строения и функций экосистемы и ее первичной продуктивности в зависимости от заданного измене­ния температуры или осадков). Приспособляемость зависит от воз­можностей системы изменять ее режим, процессы, структуры и пр. в ответ на ожидаемые или уже наступившие климатические измене­ния. Уязвимость определяет степень ущерба, наносимого системе. Она во многом зависит от двух других показателей.

Недостаточность понимания всей проблемы изменения климата приводит к значительной неопределенности как в определении по­следствий, так и в разработке стратегий. В то же время бездейство­вать, ссылаясь на необходимость дальнейших научных исследова­ний, это значит уходить от решения важнейшей общемировой про­блемы. Политические руководители стран должны решать, до какой степени они вынуждены принять меры по сокращению эмиссий пар­никовых газов, и до какой степени они могут рассчитывать на при­способительную способность систем, поражаемых изменением кли­мата. Задержка в принятии этих мер может впоследствии поставить каждую из стран перед серьезными проблемами, разрешение кото­рых может оказаться весьма дорогим.

Имея в виду, что неопределенность развития событий весьма ве­лика, можно все же ожидать нижеследующие последствия:

Изменения ландшафтов суши. В средних широтах повышение температуры на 1-3,5°С за ближайшие сто лет будет эквивалентно смещению изотерм на 150-550 км по широте в сторону полюсов, или на 150-550 м по высоте. Соответственно начнется перемещение рас­тительности, подобное тем, которые происходили при значительных изменениях оледенения в четвертичный период. Флора и фауна от­станут от того климата, к котором они развивалась, и будут сущест­вовать в другом климатическом режиме. Скорость изменений клима­та будет, по-видимому, выше, чем способность некоторых видов приспосабливаться к новым условиям, и ряд видов может быть поте­рян. Могут исчезнуть некоторые типы лесов. Экосистемы не будут передвигаться вслед за климатическими условиями как нераздельная единица; их компоненты будут перемещаться с различной скоро­стью, в результате чего сформируются новые комбинации видов, то есть возникнут новые экосистемы и их наборы более высоких ран­гов. Леса умеренного пояса потеряют часть деревьев при сопутст­вующем увеличении эмиссии углекислого газа, образующегося при окислении отмирающей биомассы.

Пространственное приспособление экосистем к новым климатиче­ским условиям, связанное с миграцией видов, будет осложняться ан­тропогенными препятствиями, такими как существование полей, на­селенных пунктов, дорог и пр.

Наибольшие изменения произойдут в арктическом и субарктиче­ском поясах. Сократятся компоненты криосферы: морские льды, горные и небольшие покровные ледники, глубина и распространение вечной и сезонной мерзлоты, площадь и продолжительность залега­ния сезонного снежного покрова. Ландшафты сдвинутся в сторону полюса, при их значительной трансформации. Можно ожидать раз­вития пока еще плохо предсказуемых обратных связей, которые мо­гут привести к сюрпризам. Например, сокращение площади морских льдов может привести к снижению степени континентальности кли­мата, повышению количества твердых осадков с последующим рос­том ледников Арктики и Субарктики.

Частичная деградация вечной и сезонной мерзлоты повлияет на увеличение эмиссии углекислого газа и перестройку процессов эмиссии метана в атмосферу.

От трети до половины массы горных ледников растает, в то время как ледниковые покровы Антарктики и Гренландии в ближайшие сто лет практически не изменятся.

Пустыни станут еще более аридными вследствие более значитель­ного повышения температуры воздуха по сравнению с осадками.

Прибрежные морские системы вследствие их разнообразия будут по-разному реагировать на увеличение температуры воздуха и рост уровня океана. Следует заметить, что изменение уровня океана в конкретных точках побережья зависит от двух факторов: гидроме­теорологических, которые определяют изменения объема океана и которые зависят от изменений климата, и тектонических, опреде­ляющих изменения формы его ложа. Зачастую добавляется и третий фактор: экзогенные геоморфологические процессы, такие как акку­муляция наносов в устьях рек или эрозия морских берегов. Наблю­давшийся за последнее столетие рост уровня океана в пределах от 10 до 25 см - это результат сложения трех факторов при очевидно ве­дущей роли гидрометеорологических факторов.

В прибрежной зоне живет более половины человечества. Поэтому проблемы последствий изменения климата добавятся к уже сущест­вующим проблемам, возникшим вследствие высокой и увеличиваю­щейся антропогенной нагрузки на прибрежные системы. Некоторые прибрежные системы находятся в состоянии особого риска. Это ман­гровые системы, прибрежные засоленные болота, коралловые рифы и атоллы, речные дельты.

Дальнейший рост уровня с сопутствующим увеличением частоты и силы штормовых нагонов приведет к затоплению низко располо­женных территорий, разрушению берегов с угрозой сооружениям, на них находящимся, увеличению солености рек в их устьях и подзем­ных вод, изменению условий транспорта наносов и растворенных веществ и многим другим, зачастую плохо предсказуемым последст­виям. В особенности пострадают низкие острова и плоские побере­жья, в том числе многие крупные и сверхкрупные города. Могут возникнуть весьма значительные миграции населения с серьезными экономическими и политическими последствиями.

В настоящее время около 46 млн. чел. подвержены риску затопле­ния от морских штормов. При росте уровня океана на 1 м этот пока­затель возрастает до 118 млн. чел. даже без учета ожидаемого при­роста населения. Средняя высота Бангладеш равна 7 м над уровнем моря; при подъеме уровня воды на 1 м и при учете роста населения, затоплению будет подвержено 17,5% площади страны с 70 млн. жи­телей. Некоторые островные страны практически перестанут суще­ствовать.

Океан. Изменение климата может также воздействовать на изме­нения циркуляции вод океана, что в свою очередь повлияет на оби­лие питательных веществ, биологическую продуктивность, структу­ру и функции морских экосистем, с последующим воздействием на потоки углерода и, следовательно, на режим парниковых газов, а по­тому и на климат.

Водные ресурсы и их использование. Изменения климата приведут к интенсификации глобального гидрологического цикла и заметным региональным изменениям, хотя конкретный региональный прогноз пока ненадежен. Относительно небольшие изменения климата могут вызвать нелинейные изменения суммарного испарения и влажности почвы, что приведет к относительно большим изменениям стока, в особенности в аридных районах. В отдельных случаях при росте средней температуры на 1-2°С и сокращении осадков на 10% сред­ний годовой сток может сократиться на 40-70%. Потребуются зна­чительные капиталовложения для приспособления водохозяйствен­ных систем к новым условиям. В особенности серьезные проблемы возникнут там, где водопотребление уже значительно, или где вели­ко загрязнение вод.

Сельское хозяйство. Изменение климата окажет серьезное влия­ние как вследствие непосредственного климатического воздействия на агроэкосистемы, так и из-за необходимости приспособления сель­ского хозяйства к новым условиям.

Воздействия на агроэкосистемы будут весьма сложными и неод­нозначными. Вследствие увеличения концентрации углекислого газа несколько возрастут величины фотосинтеза и, возможно, урожай. В районах, где земледелие лимитируется притоком тепла (например, в России и Канаде), вероятность повышения урожая увеличится. В аридных и семиаридных районах, где оно ограничено наличием дос­тупной для растений влаги, изменение климата отразится неблаго­приятным образом. Потребности в воде для орошения найдут серь­езную конкуренцию с другими потребителями водных ресурсов - промышленностью и коммунальным водоснабжением. Более высо­кие температуры воздуха будут способствовать ускорению естест­венного разложения органического вещества почвы, снижая ее пло­дородие. Вероятность распространения вредителей и болезней рас­тений увеличится.

В целом, однако, ожидается, что общемировой уровень производ­ства продуктов сельского хозяйства может быть сохранен, но регио­нальные последствия будут варьировать в широких пределах. На территории бывшего СССР ожидаемые урожаи пшеницы изменятся от -19 до +41%. Вариации урожая пшеницы в Канаде и США будут очень значительными, от -100 до +234%, а риса в Китае, например, от -78 до +28%. Однако уровень нашего знания пока еще таков, что последующие оценки могут очень сильно отличаться от приводимых выше. В развивающихся районах мира возрастет риск голода. Общая картина мировой торговли продуктами сельского хозяйства может существенно измениться.

Ожидаются также значительные изменения, касающиеся проблем здоровья людей, энергетики, транспорта, промышленности и мно­гих других аспектов.

V.2.6. Стратегии, связанные с проблемой изменения климата

Предстоящее изменение климата и его последствия - это круп­нейшая проблема выживания человечества, требующая международ­ного сотрудничества по скоординированным действиям каждой страны. Стратегия сотрудничества распадается на два основных компонента: управление и приспособление. При стратегии управле­ния проблемой основные усилия направлены на снижение эмиссии парниковых газов, прежде всего углекислого газа. При осуществле­нии стратегии приспособления разрабатываются, например, ком­плексные проекты защиты конкретных прибрежных зон (систем) от растущего уровня моря.

Основной документ, регулирующий сотрудничество в области из­менения климата, - Конвенция ООН по изменению климата, приня­тая в июне 1992 г. в Рио-де-Жанейро на Конференции ООН по окру­жающей среде и развитию. Конвенция следующим образом опреде­ляет понятие "изменение климата": "Изменение климата, которое приписывается прямо или косвенно деятельности человека, изме­няющей состав атмосферы Земли, в дополнение к естественным ко­лебаниям климата, наблюдаемым за периоды времени сравнимой продолжительности". Основная задача Конвенции записана в ее Ста­тье 2. Это "... стабилизация концентраций парниковых газов в атмо­сфере на таком уровне, который предотвратил бы опасное антропо­генное вмешательство в климатическую систему. Этот уровень дол­жен быть достигнут в пределах времени, необходимого для естест­венной адаптации экосистем к изменениям климата, с тем, чтобы не подвергнуть риску производство продовольствия и позволить про­должать экономическое развитие устойчивым образом." В соответ­ствии с Конвенцией, страны-участники должны взять на себя обяза­тельство по сокращению эмиссии парниковых газов, и прежде всего углекислого газа.

В рамках Конвенции действуют механизмы переговоров и кон­сультаций, конкретизирующих выполнение общей задачи. Механиз­мом всестороннего научного понимания проблемы изменения кли­мата с целью разработки рекомендаций по стратегии является Меж­правительственный Комитет по изменению климата (Intergovern­mental Panel on Climate Change или IPCC), объединяющий по мень­шей мере несколько сотен ведущих специалистов мира. Межправи­тельственный Комитет вырабатывает рекомендации по стратегии, но решения все же остаются за правительствами, периодически соби­рающимися на Конференции членов Конвенции.

Отчет Межправительственного Комитета (1995 г.) указывает на следующие главнейшие трудности проблемы изменения климата, стоящие перед правительствами:

- Проблема содержит много неопределенностей, причем они не­избежны вследствие сложности проблемы;

- Уровень затрат, или же невосполнимых потерь, может быть очень высок;

- Период планирования чрезвычайно продолжителен;

- Сдвиг во времени между эмиссиями парниковых газов и их по­следствиями весьма велик;

- Региональные вариации последствий очень велики, но очень плохо предсказуемы;

- Проблема может решаться только на глобальном уровне и толь­ко при условии общемирового сотрудничества, что не так просто;

- Необходимо разрабатывать стратегии по отношению ко многим парниковым газам и аэрозолям.