Техногенез и климат

Главнейший фактор климата — первичное распределение солнечной энергии, достигающей земной поверхности. На него накладываются вторичные — динамика атмосферы и Мирового океана, зависящая от взаимной конфигурации суши и моря, рельефа континентов, вращения планеты. Растительный покров, в особенности многоярусный, содействует максимальному использованию лучистой энергии. Имеет значение и увлажненность растений и почв: вода — прекрасный аккумулятор тепла. У опустыненных техногенных территорий увеличивается отражающая способность — альбедо; сильное отражение охлаждает верхние слои тропосферы. Возникают восходящие потоки воздуха, вызывающие засухи. Сильно нагретые слои поступают вверх, но они не несут влагу, которой нет в почве, растениях, грунтах этих территорий. Нет конденсации влаги, нет и осадков. Увеличение прозрачности воздуха усиливает солнечную радиацию и иссушение поверхности. В глинистых и каменистых пустынях альбедо может быть ниже, чем на лугу или в лесу. Но пустынные земли переводят солнечную энергию лишь в тепло и быстро отдают его ночью. С ростом опустыненных земель начинают меняться климатические характеристики, т. е. процесс идет с саморазвитием. Так намечается вполне закономерный путь изменений от отдельных очагов опустыненных ландшафтов к ухудшению микроклимата, расширению и слиянию первичных очагов в крупные территории, затем к сдвигам климата в сторону засушливости во всем регионе, к формированию крупных пустынь.

На протяжении многих миллионов лет преобладала тенденция к уменьшению концентрации С0₂ в атмосфере. Теплые климаты прошлых биосфер объяснялись повышенным содержанием С0₂. Впервые заключение о неизбежности значительного изменения глобального климата в результате сжигания все возрастающего количества углеродного топлива было высказано в начале XX столетия С. Аррениусом. С. Аррениус считал, что океан поглощает не весь углекислый газ, образуемый в процессе хозяйственной деятельности, в результате чего происходит повышение концентрации С0₂ в атмосфере. По его мнению, удвоение концентрации углекислого газа должно привести к повышению средней температуры нижнего слоя воздуха на 4 °C, что не очень сильно отличается от принятой сейчас оценки этой величины.

По современным прогнозным данным климатические условия ближайших десятилетий будут в основном зависеть от антропогенного роста концентрации углекислого газа в атмосфере. Считается, что потепление климата будет сильнее выражено в средних и особенно в высоких широтах по сравнению с низкими. Так появляется проблема режима морских полярных льдов, сокращения их площади и уменьшения толщи. При повышении средней температуры на 4,4 °С льды в Северном полушарии почти полностью исчезнут. Из палеоклиматических данных следует, что арктические льды образовались при средней температуре воздуха ниже современной на 2—3 °С (М. И. Будыко, 1984). Уровень Мирового океана в течение последних сотен тысяч лет много раз повышался и понижался в соответствии с развитием наземного оледенения. При полном таянии существующих сейчас ледников уровень океана должен повыситься на 90 м. Общая площадь суши сократится на несколько процентов. Повышение будет иметь катастрофические последствия для государств, расположенных на низменностях (Нидерланды), а также для ряда больших прибрежных городов.

Человечество пытается решать глобальные проблемы объединенными усилиями, что показала Конференция по климату в 2015 г. в Париже. При оценке выбросов диоксида углерода, к сожалению, отсутствует системный подход. Углерод находится в постоянном круговороте, интенсивно потребляется и выводится из оборота в карбонатных отложениях в Мировом океане, а также в таких экосистемах, как болотные и тундровые. Необходимо учитывать баланс углерода, а не только составляющую техногенного прихода.

Альбедо планеты, ее способность отражать солнечную радиацию существенно зависит от плотности и площади облачного покрова. Биогенный механизм регуляции облачного покрова связан с эмиссией водорослями сернистых соединений, которые служат ядрами конденсации водяного пара. В результате специального комплексного исследования показано, что основной планетарный эффект лесов Амазонии состоит в охлаждении поверхности Земли за счет увеличения облачного покрова, вызванного испарениями воды (А. А. Протасов, 2016).

Не смотря на продолжающиеся дискуссии о «парниковых» газах и климатических изменениях в биосфере, углекислый газ — один из важнейших компонентов атмосферы, и ценной является любая информация о происходящих с ним изменениях.