Кондратьев К. Я. Окружающая среда и климат. 1985

Климат, являясь ведущим' фактором формирования условий окружающей среды, в то же время подвержен сильному воздействию изменений, происходящих в ней. Это прежде всего связано с изменениями химического состава атмосферы под влиянием промышленных ее загрязнений. Возрастающая концентрация углекислого газа относится к наиболее существенным факторам воздействия изменений в окружающей среде на климат, вызывая усиление «парникового эффекта» атмосферы и возможное потепление климата. На атмосферу аналогично влияют выбросы таких газов, как окислы азота, фреоны и мн. др.

Серьезные климатические последствия могут вызвать и пылевые загрязнения атмосферы, особенно ее верхних слоев — стратосферы. В результате наблюдений влияния вулканических извержений на климат установлено, что даже сравнительно небольшое дополнительное запыление стратосферы отрицательно отражается на климате.

Важным климатическим фактором является воздействие антропогенно обусловленных изменений земной поверхности на климат (вырубка лесов, опустынивание, загрязнение поверхности океана нефтяной пленкой и др.).

Для оценки возможных изменений глобального климата под влиянием загрязнения окружающей среды необходимы более, полные данные наблюдений, причем особую роль играет в этом случае использование космических средств наблюдений.

Каким будет климат через 10, 20 и 100 лет? На этот небезразличный для каждого жителя нашей планеты вопрос пытаются ответить специалисты в самых разных странах мира. Однако приходится констатировать, что в современной науке пока существуют самые противоречивые точки зрения на эту проблему. Так, «Заявление» Всемирной метеорологической организации об изменении климата гласит: «Наиболее вероятно дальнейшее похолодание», поскольку с 1940 г. средняя годовая температура на Земле понизилась на 0,5° С. При сохранении такой тенденции к понижению температуры в течение 200—300 лет на Земле может наступить новый ледниковый период. Однако далее в «Заявлении» следует оговорка: «суммарное влияние антропогенных факторов должно обусловливать эффект потепления».

Высокая стабильность аэрозольных загрязнений стратосферы вызвала вопрос о вероятности воздействия на аэрозольный слой стратосферы с целью предотвращения нежелательных изменений климата. Обсуждались воздействия ядерных испытаний и возможной ядерной войны на погоду и климат. Все это придает исключительную актуальность изучению физических факторов климата и его изменений, дальнейшему развитию теории климата, выявлению того вклада в современные изменения климата, который могут вносить естественные и антропогенные загрязнения атмосферы. Исключительно важное значение имеет предсказание климата с учетом антропогенных воздействий.

Хорошо известно, что трудность построения надежной теории климата, выявления наиболее важных факторов, которые обусловливают его изменения, определяется многообразием этих факторов и их сложным взаимодействием. Именно поэтому до сих пор дискуссионным является само понятие климата и его предсказуемости.

Для понимания современных изменений климата серьезное значение имеет изучение палеоклиматов Земли, особенностей климата на других планетах, специфики климата крупных индустриальных центров, обусловленной влиянием загрязнений атмосферы и трансформацией земной поверхности.

Понимание причин современных изменений климата существенным образом зависит от данных биологических наук о состоянии растительности и почв, а также и географических исследований. Важное значение имеет анализ возможных последствий увеличения концентрации углекислого газа и запыленности атмосферы как результата промышленных загрязнений. Это обусловливает необходимость объяснения механизма изменений климата с учетом данных различных наук о природе. Особое значение приобретают дальнейшая разработка теории и осуществление численного моделирования круговоротов ряда компонентов природной среды (углерод, азот, сера и др.). При моделировании климата необходимо учитывать значительную трансформацию указанных компонентов под воздействием антропогенных факторов. В этой связи возрастающее (иногда — первостепенное) значение приобретают проблемы химии окружающей среды.

Становится необходимым широкое использование для слежения за параметрами, представляющими интерес для исследований климата, не только обычных, но и космических средств наблюдений. Спутники могут быть применены, в частности, для дистанционной индикации аэрозоля и озона, исследования загрязнений атмосферы и океана, выявления таких изменений земной поверхности в результате хозяйственной деятельности человека, которые могут оказывать воздействие на климат.

Наблюдения со спутников открывают наиболее полные возможности слежения за изменениями различных параметров атмосферы и подстилающей поверхности, определяющих климат, в глобальных масштабах. Широкое использование метеорологических спутников, выводимых на квазиполярные, солнечно-синхронные орбиты высотой от 800 до 1400 км, позволило получить обширные данные о радиационном балансе Земли и его составляющих, закономерностях распределения облачного, снежного и ледяного покровов. Успешная разработка методик дистанционного зондирования атмосферы со спутников открыла возможности определения вертикальных распределений температуры, влажности и озона. За последние годы накоплен значительный опыт использования геостационарных спутников для непрерывного слежения за метеорологическими процессами и прежде всего за режимом облачности и ветра в полосе +60° широты.

Если не принимать во внимание долгопериодические внутренние флуктуации системы атмосфера — океан — континенты — криосфера, то из многочисленных возможных факторов, определяющих современные изменения климата, можно выделить три: 1) вариации солнечной постоянной; 2) трансформация свойств земной поверхности; 3) изменения газового и аэрозольного составов атмосферы.

До сих пор существенных долгопериодических вариаций солнечной постоянной обнаружено не было. Имеющиеся спутниковые наблюдения за несколько лет выявили лишь изменения, не превосходящие 0,3%. Исследуются отчетливые корреляционные связи между солнечной активностью и климатом. Эта важная проблема содержит, однако, много неясного: все еще не были найдены достаточно убедительные физические механизмы, объясняющие влияние солнечной активности на климат.

Трансформация свойств земной поверхности может существенно воздействовать на микроклимат или короткопериодические аномалии климата отдельных регионов (например, влияние нефтяных загрязнений арктических морей и повышение отражательной способности земной поверхности, обусловленное вытаптыванием пастбищ скотом).

Таким образом, основной вопрос, связанный с объяснением современных изменений климата, состоит в учете влияния на климат вариаций состава атмосферы и выявлении вклада антропогенных факторов. Суть этого вопроса сводится к проблеме влияния вариаций состава атмосферы на ее парниковый эффект. Здесь главное место отводится задачам, связанным с изучением облачности, аэрозоля и оптически активных газовых компонентов атмосферы.

Основой оценок влияния изменений состава атмосферы на климат являются разнообразные теоретические модели климата. В связи с этим следует обратить внимание на то, что результаты численных экспериментов по чувствительности климата к различным параметрам (например, концентрации углекислого газа) нельзя рассматривать как основу для последовательного раскрытия причинно-следственных зависимостей, а следует трактовать лишь как условные модельные оценки. Важное значение для повышения достоверности подобных оценок имеет учет реальной динамики мнения о возможном катастрофическом потеплении в первой половине XXI века, вызванном ростом выбросов тепла и углекислого газа современной промышленностью. Подобный прогноз был сделан на основе теоретических оценок и анализа наблюдавшейся в 70-х годах тенденции к повышению температуры в некоторых районах Земли.

Существуют разные мнения о будущих изменениях климата. Приведем цитату из того же «Заявления»: «современное понимание причин флуктуаций климата является рудиментарным». Теория климата чрезвычайно сложна из-за многообразия определяющих его природных факторов. Наложение на них так называемых антропогенных факторов делает прогноз еще более сложной задачей.

Известно, что изменения климата определяют самые разные земные и неземные факторы: долгопериодические внутренние флуктуации системы атмосфера — океан — континенты — криосфера, так называемой солнечной постоянной (солнечной радиации за пределами атмосферы), ультрафиолетовое излучение Солнца,.приливы, возникающие под действием Солнца и Луны, смещение континентов и дрейф полюсов, выбросы в атмосферу различных веществ и т. п.

Значительные вторжения в окружающую среду, обусловленные хозяйственной деятельностью человека, и их влияние на климат вызывают серьезную озабоченность человечества в связи с тем, что колебания климата существенно воздействуют на продуктивность сельского хозяйства и другие отрасли производственной деятельности. В последние годы широкое внимание привлекли исследования воздействий на стратосферу химических продуктов сгорания топлив в двигателях самолетов, загрязнений за счет транспортных космических кораблей и особенно хлорфторметанов (прерывного изменения состава атмосферы во всем его многообразии (вместо, например, условного предположения об удвоении концентрации СО*). Даже «полные» трехмерные модели все еще нуждаются в совершенствовании рассмотрения многочисленных причин изменений климата. Особенно важно правильно понимать взаимодействие атмосферы, океана и криосферы.