Изменение климата: почему нагревается планета и к чему это приводит

Изменение климата — это продолжительное изменение средних температур, количества осадков, направления ветров и других характеристик климатической системы Земли.

Климат планеты менялся и раньше. На него влияли колебания земной орбиты, активность Солнца, движение материков и крупные вулканические извержения. Однако современное быстрое потепление нельзя объяснить только естественными причинами.

Главную роль играет деятельность человека, прежде всего сжигание угля, нефти и природного газа. В результате в атмосферу поступает дополнительное количество парниковых газов, удерживающих тепло.

Изменение климата проявляется не только в повышении средней температуры. Оно влияет на океаны, ледники, леса, сельское хозяйство, здоровье людей и привычный характер погоды.

Чем климат отличается от погоды

Погода описывает состояние атмосферы в определённом месте и в конкретный момент. Сегодня может быть холодно, завтра — тепло, а через несколько дней начаться дождь.

Климат определяется на основании многолетних наблюдений. Он показывает, какая погода обычно характерна для региона в разные времена года.

Отдельный морозный день не опровергает глобальное потепление, как и одна жара сама по себе его не доказывает. Для оценки климата учёные анализируют продолжительные ряды измерений, охватывающие большие территории.

Исследователи используют данные:

• наземных метеостанций;
• спутников;
• океанических буёв;
• кораблей и самолётов;
• ледяных кернов;
• годичных колец деревьев;
• морских и озёрных отложений.

Совокупность разных источников позволяет увидеть долговременные изменения и отделить их от обычных погодных колебаний.

Как работает парниковый эффект

Парниковый эффект — естественный процесс, без которого поверхность Земли была бы значительно холоднее. Атмосфера пропускает солнечный свет, а затем часть тепла, излучаемого планетой, удерживается парниковыми газами.

Проблема возникает, когда концентрация этих газов увеличивается. В этом случае больше тепла остаётся в климатической системе.

К основным парниковым газам относятся:

• углекислый газ;
• метан;
• закись азота;
• водяной пар;
• некоторые промышленные газы.

Водяной пар усиливает уже начавшееся потепление: более тёплый воздух способен удерживать больше влаги. Но первоначальное современное изменение энергетического баланса в основном связано с ростом концентрации углекислого газа, метана и других газов, поступающих в результате человеческой деятельности.

Откуда поступает углекислый газ

Основным источником дополнительных выбросов углекислого газа является сжигание ископаемого топлива.

Энергия, транспорт, отопление зданий и промышленность долгое время развивались преимущественно на основе угля, нефти и газа. При их сгорании углерод соединяется с кислородом и образует углекислый газ.

Другим фактором становится уничтожение лесов. Деревья поглощают углекислый газ во время фотосинтеза и накапливают углерод в древесине и почве. Когда лес вырубают или сжигают, часть накопленного углерода возвращается в атмосферу.

Океаны и наземные экосистемы поглощают значительную часть человеческих выбросов. Но они не могут полностью компенсировать их постоянно растущий объём.

Почему метан тоже имеет значение

Метан сохраняется в атмосфере меньше времени, чем углекислый газ, но способен сильнее удерживать тепло в пересчёте на одинаковую массу вещества.

Он поступает в атмосферу из разных источников:

• при добыче и транспортировке нефти и газа;
• из угольных шахт;
• со свалок;
• при выращивании риса;
• в процессе пищеварения жвачных животных;
• из природных болот.

Сокращение утечек метана может относительно быстро замедлить темпы потепления. При этом оно не отменяет необходимости уменьшать выбросы углекислого газа, который способен влиять на климатическую систему очень долго.

Почему меняется не только температура

Дополнительное тепло распределяется между атмосферой, сушей, океаном и ледяным покровом. Большую его часть поглощает океан.

Поэтому изменение климата проявляется сразу в нескольких процессах:

• нагреваются верхние слои океана;
• тают горные ледники и ледяные щиты;
• повышается уровень моря;
• изменяется распределение осадков;
• увеличивается вероятность сильной жары;
• в некоторых регионах усиливаются засухи;
• меняются условия возникновения интенсивных осадков.

Это не означает, что в каждом месте все опасные явления обязательно станут происходить чаще. Последствия различаются в зависимости от географического положения, рельефа и особенностей местного климата.

Почему тёплый воздух усиливает ливни

Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара он может содержать. При подходящих условиях эта влага выпадает в виде интенсивных осадков.

Из-за этого потепление способно увеличивать вероятность сильных ливней даже там, где общее количество осадков меняется незначительно.

Одновременно между дождями могут возникать более продолжительные сухие периоды. В результате один регион способен сталкиваться и с засухами, и с внезапными наводнениями.

Особенно высок риск там, где почва покрыта асфальтом и бетоном, а ливневая канализация не рассчитана на большой объём воды.

Таяние ледников и повышение уровня моря

Повышение уровня Мирового океана происходит по двум главным причинам.

Первая — таяние льда, находящегося на суше. Вода из горных ледников и ледяных щитов попадает в океан и увеличивает его объём.

Вторая — тепловое расширение. Нагреваясь, морская вода занимает немного больше пространства.

Важно отличать наземный лёд от плавучего морского. Таяние морского льда почти не повышает уровень воды непосредственно, поскольку он уже плавает в океане. Однако сокращение светлой ледяной поверхности уменьшает отражение солнечного света и способствует дополнительному нагреванию.

Повышение уровня моря усиливает береговую эрозию, увеличивает риск затопления низменных территорий и позволяет штормовым волнам проникать дальше в глубь суши.

Как изменение климата влияет на природу

Растения и животные приспособлены к определённым диапазонам температуры, влажности и сезонным циклам. Быстрое изменение условий заставляет виды перемещаться или адаптироваться.

Но перемещение возможно не всегда. Горные виды не могут бесконечно подниматься выше, а животным на изолированных территориях мешают города, дороги и сельскохозяйственные земли.

Изменение климата может нарушать привычные связи между организмами. Например, растения начинают цвести раньше, а насекомые-опылители появляются в другое время.

Океанические экосистемы испытывают сразу несколько видов нагрузки. Морская вода нагревается, а поглощение углекислого газа увеличивает её кислотность. Такие изменения особенно опасны для кораллов и организмов, формирующих известковые раковины.

Леса, пожары и климат

Жаркая и сухая погода способна увеличивать продолжительность пожароопасного сезона. Высохшая растительность легче воспламеняется, а сильный ветер ускоряет распространение огня.

При этом не каждый лесной пожар вызван изменением климата. Источником возгорания может быть молния, неосторожность человека или намеренный поджог.

Климатические условия определяют, насколько легко огонь возникнет и как быстро он будет распространяться.

Сам пожар также влияет на климат: при горении в атмосферу поступают углекислый газ и другие вещества. После уничтожения леса территория некоторое время поглощает меньше углерода.

Последствия для сельского хозяйства

Сельское хозяйство зависит от температуры, осадков, состояния почвы и доступности воды. Изменение любого из этих факторов может повлиять на урожайность.

В отдельных прохладных регионах более продолжительный тёплый сезон способен временно создать благоприятные условия для некоторых культур. Но одновременное увеличение жары, засух, вредителей и экстремальных осадков повышает риски.

Высокая температура особенно опасна в период цветения и созревания растений. Недостаток влаги уменьшает урожай, а сильные ливни могут размывать плодородный слой почвы.

Для адаптации применяются засухоустойчивые сорта, более точное орошение, изменение сроков посева и методы сохранения влаги в почве.

Влияние на здоровье человека

Продолжительная жара повышает риск перегрева и создаёт дополнительную нагрузку на сердечно-сосудистую систему. Особенно уязвимы пожилые люди, маленькие дети и люди с хроническими заболеваниями.

Климатические изменения также могут влиять на:

• качество воздуха;
• распространение некоторых переносчиков инфекций;
• доступность чистой воды;
• безопасность продовольствия;
• продолжительность сезона цветения растений;
• психологическое состояние после стихийных бедствий.

Воздействие зависит не только от температуры. Важны качество жилья, доступность медицины, наличие зелёных зон и готовность городских служб к экстремальной погоде.

Можно ли остановить изменение климата

Полностью и быстро вернуть климат к прежнему состоянию невозможно. Часть углекислого газа надолго сохраняется в атмосфере, а океан медленно реагирует на изменения температуры.

Однако скорость и масштаб дальнейшего потепления зависят от будущих выбросов. Их сокращение способно ограничить рост температуры и уменьшить вероятность наиболее тяжёлых последствий.

Основные направления включают:

• развитие низкоуглеродной энергетики;
• повышение энергоэффективности;
• сокращение утечек метана;
• электрификацию транспорта;
• сохранение и восстановление лесов;
• уменьшение потерь продуктов питания;
• совершенствование промышленных технологий.

Не существует единственного решения. Необходимы изменения в энергетике, транспорте, строительстве, промышленности и землепользовании.

Чем адаптация отличается от сокращения выбросов

Сокращение выбросов направлено на уменьшение причины изменения климата. Адаптация помогает подготовиться к последствиям, которых уже невозможно полностью избежать.

К адаптационным мерам относятся:

• системы раннего предупреждения;
• защита побережий;
• создание городских зелёных зон;
• модернизация ливневой канализации;
• экономное использование воды;
• устойчивые к жаре здания;
• изменение сельскохозяйственных практик;
• планы помощи населению во время сильной жары.

Оба направления необходимы одновременно. Если заниматься только адаптацией, последствия будут становиться всё сложнее и дороже. Если ограничиться сокращением выбросов, уже происходящие изменения продолжат наносить ущерб неподготовленным регионам.

Почему климатические прогнозы не являются гаданием

Учёные не пытаются точно предсказать погоду на определённый день через несколько десятилетий. Климатические модели рассчитывают средние изменения и вероятность различных условий.

В модели включают физические законы, движение атмосферы и океана, ледяной покров, облака, растительность и круговорот углерода.

Затем исследователи рассматривают разные сценарии будущих выбросов. Поэтому прогнозы часто представлены диапазоном, а не одной точной цифрой.

Неопределённость не означает отсутствия знаний. Например, невозможно заранее определить точную температуру конкретного летнего дня, но можно оценить, насколько возрастёт вероятность продолжительной жары при дальнейшем потеплении.

Что может сделать отдельный человек

Основные объёмы выбросов связаны с энергетическими, транспортными, промышленными и сельскохозяйственными системами. Поэтому решение климатической проблемы нельзя полностью переложить на личный выбор человека.

Тем не менее бытовые решения тоже имеют значение. Снижение ненужного потребления энергии, разумное использование транспорта, уменьшение пищевых отходов и бережное отношение к вещам помогают сокращать общий спрос на ресурсы.

Не менее важно поддерживать качественное образование, достоверную информацию и решения, основанные на научных данных.

Изменение климата — не далёкая проблема, существующая только в прогнозах. Его последствия уже проявляются, но масштаб дальнейших изменений ещё не определён окончательно. Он зависит от того, насколько быстро общество сможет уменьшить выбросы и подготовиться к новым условиям.