Защита окружающей среды
Глобальное потепление и Арктика

Глобальное потепление и Арктика

 

Одно из наиболее значимых воздействий на биосферу и ее подсистемы, связанные с антропогенной активностью, — глобальное потепление. Оно проявляется в изменении климата и биоты: изменении продукционного процесса в экосистемах, сдвиге границ растительных формаций, изменении урожайности сельскохозяйственных культур. Особое значение эти воздействия имеют для высоких и средних широт Cеверного полушария. Эти регионы оказываются одними из главных источников и одновременно объектов подобных воздействий. Здесь глобальное потепление проявится особенно сильно: по расчетам, температура атмосферы наиболее значительно повысится именно в высоких и средних широтах. Кроме того, природа высоких широт особенно восприимчива к различным воздействиям и крайне медленно восстанавливается. С другой стороны, процессы в Арктике могут оказать заметное влияние на глобальные изменения. Это, например, динамика и оптические свойства снега и льда, участие вечной мерзлоты в биогеохимических циклах и т.д. Оценка роли Арктики в формировании глобальных изменений должна учитывать взаимодействия следующих факторов: биота и глобальный цикл диоксида углерода, гидрологический режим, вечная мерзлота, снежный покров и ледники, прибрежные процессы, циркуляция океана и структура донных вод, динамика, тепловой баланс и состав атмосферы, солнечные и геомагнитные воздействия. Все это свидетельствует о важности математического моделирования климата и крупномасштабных процессов в экосистемах высоких и средних широт Северного полушария. Мы попытаемся рассказать о моделировании природных процессов, основанном на разработке и модификации системы различных математических моделей.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА

В последние десятилетия созданы различные модели, с помощью которых можно оценить влияние на климат изменений состава атмосферы. Это способствовало пониманию механизмов предстоящих изменений климата. Для расчетов в таких моделях необходимо вычислять перенос солнечного и теплового (длинноволнового) излучения в атмосфере при различных соотношениях ее компонентов.

Наряду с этим требуется описать обмен энергией между радиационно-активной турбулентной атмосферой и неоднородными поверхностями суши, океана и криосферы. Система взаимодействующих элементов очень сложна, и до сих пор не существует моделей, которые могли бы полностью учесть всю совокупность естественных процессов переноса в атмосфере и у поверхности Земли. Существуют относительно простые и более сложные модели. Самыми сложными оказываются климатические модели, учитывающие общую циркуляцию атмосферы и океана. Кроме того, нужны модели, отражающие эволюцию морского льда и различные процессы на суше (образование и изменение снежного покрова, содержание влаги в почве и ее испарение растительностью).

Модель климата, разработанная в Вычислительном центре РАН, включает блок, описывающий процессы в атмосфере с пространственным разрешением 4х5°, и океанский блок, представляющий собой интегральную модель деятельного слоя океана с заданным распределением течений. Moдель удовлетворительно описывает основные сезонные и географические характеристики глобального климата.

В этой модели рассчитаны, в частности, распределения по высоте изменений температуры воздуха у поверхности Земли при удвоении содержания СО 2 в атмосфере. Максимальное потепление составит 4°С, сильнее скажется над материками, а наиболее сильно проявится зимой в Азии. Это связано с неизбежным сдвигом границы снежного покрова к северу. Изменение количества осадков имеет “пятнистую” структуру. Увеличение количества осадков обусловлено более интенсивным испарением с поверхности океана и последующим выпадением на суше. Однако существуют области, где осадков станет меньше.

ЭКОСИСТЕМЫ ХВОЙНЫХ ЛЕСОВ

Отмечаемые ныне и прогнозируемые на ближайшие десятилетия повышение содержания СО 2 в атмосфере и потепление ведут к серьезным изменениям в таежных и тундровых экосистемах Арктики и Субарктики: изменению продуктивности, смене видового состава, сдвигу границы между лесом и тундрой. Авторы предприняли попытку с помощью модели оценить, как повлияют изменения климата на продукционный процесс в лесной экосистеме и насколько сдвинутся северная и южная границы лесных экосистем умеренной зоны Северного полушария.

Модель продукционного процесса экосистем хвойного леса описывает динамику углерода и воды, а также основные биотические и абиотические факторы в них. В модели учтены следующие процессы, протекающие в растениях: фотосинтез, дыхание, рост и отмирание органов, распределение усваиваемых питательных веществ между органами. Модель учитывает динамику влажности почвы и потока воды по ее профилю, интенсивность осадков и испарения, гидродинамическое сопротивление и водный потенциал почвы, действие гравитации на транспорт воды. После проверки модели по результатам наблюдений над ельниками в южной тайге на Валдае и другими участками в хвойно-широколиственных лесах и северной тайге ее использовали для описания глобальных процессов в высоких и средних широтах Северного полушария.

В частности, оценивалось влияние возможных изменений климата на продукционный процесс экосистем еловых лесов в различных климатических зонах (на разных широтах и меридианах). Было получено распределение изменений годовой продукции и испарения воды в экосистемах при условии, что температура воздуха в течение вегетационного периода выше на 1°С. Оказалось, что продукция еловых лесов увеличивается севернее 60° (с широтой все больше — у 66° рост достигает 3%) и уменьшается южнее этой широты. С ростом количества осадков продуктивность экосистем повышается, причем к югу — все сильнее. Так, увеличение количества осадков на 6% на широте 62° влечет за собой рост продуктивности на 0,1%, а на широте 58° – 3,4%.

СДВИГ ПРИРОДНЫХ ЗОН

Различные изменения в экосистемах в результате изменения климата оценивались не раз. Здесь мы обсудим сдвиг границ системы природных зон “тайга — тундра”. В используемой модели заложены разделяемые большинством специалистов представления о том, что в постоянных климатических условиях экосистема в своем развитии неизбежно приходит к устойчивому состоянию — климаксу. Иными словами, при постоянных условиях в данном месте экосистема пребывает в единственно возможном устойчивом положении равновесия, например “тундра” или “тайга”.

Предположим, содержание диоксида углерода в атмосфере вдвое выше современного. Чтобы проследить за перемещением северной границы леса, разобьем ее на участки в широтном направлении, на каждом из которых положение границы определяют температура, рельеф, речной сток и вечная мерзлота (перечень факторов заимствован из публикаций и экспертных оценок). Результаты модельных расчетов свидетельствуют, что зона тайги сдвинется к северу преимущественно на 100–200 км. Кое-где этот сдвиг будет гораздо меньше или его не будет вовсе.

ВЛИЯНИЕ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ НА АРКТИЧЕСКИЙ БАССЕЙН

Арктический бассейн — весьма специфический объект для математического моделирования общей циркуляции из-за ряда важных отличий от остальной части Мирового океана. Во-первых, он почти повсеместно и постоянно покрыт льдом. При этом потоки тепла, влаги и импульса из атмосферы в океан в значительной мере определяются состоянием морского льда: его толщиной, сплоченностью и т.д. Во-вторых, распределение плотности воды в Северном Ледовитом океане обусловлено распределением ее солености, а не температуры, как в других океанах. В-третьих, значительная доля океана приходится на мелководные окраинные моря, а дно его глубоководной части изрезано высокими подводными хребтами. В Вычислительном центре РАН была разработана многослойная гибридная модель общей циркуляции океана. Вычисления выполнялись в точках, расположенных в узлах сетки с шагом 2° по широте, т.е. около 220 км. По вертикали толща воды в океане делилась на 6 слоев. Соленость соседних слоев различалась примерно на 0,8%. Рельеф дна задавался в самом общем виде, однако сохранял все основные особенности природного. Учитывались стоки основных рек, впадающих в океан. Дополнительный береговой сток распределялся равномерно по всей границе области.

Результаты расчетов позволили выявить реакцию океана на парниковый эффект. Средневзвешенное по всей глубине океана потепление составило около 1,5°С, что меньше, чем в целом по Северному полушарию. Это вызвано тем, что верхний слой океана оказался сильно распресненным из-за таяния льда и увеличения речного стока. Более теплая, пресная и, стало быть, менее плотная вода, скапливаясь в верхнем слое, препятствует проникновению тепла в нижние слои. Таяние морского льда из-за потепления оказалось столь сильным, что его площадь в летние месяцы уменьшилась бы на 80%. Нарушение вертикальной конвекции океанских вод (наибольшее потепление в верхнем слое) вызывает перестройку всей циркуляции океана. В частности, увеличиваются скорости дрейфовых течений, что наряду с уменьшением толщины льда ведет к росту торосистости. Такие изменения климатического режима неизбежно будут иметь последствия не только непосредственно в акватории, но и в прибрежных областях. Так, подъем уровня океана за счет потепления составит от 0,1 до 0,2 м, что может привести к затоплению устьев крупных рек, особенно в Сибири.

В целом можно сказать, что климат Арктического бассейна станет более теплым и влажным, резко усилятся штормовые ветры, а в самом океане сократится площадь льдов, летом почти до нуля.

ИЗМЕНЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ И СДВИГ ЗОНЫ ЛЕСОВ

Чтобы оценить влияние увеличения концентрации СО 2 и потепления на климат, экосистемы и урожайность, мы выполнили численные расчеты на климатической модели. Модели, описывающие динамику экосистем, и экспертные оценки позволили определить смещение границ лесов при соответствующем изменении климата. Это ведет к изменению альбедо (отражающей способности) и влажности земной поверхности, что, в свою очередь, повлияет на глобальный климат. Конечно, заметное смещение растительных зон произойдет только через 100–200 лет, однако указанный эффект может проявляться как тенденция изменения климата. Основные изменения состоят в смещении зоны лесов на север. Естественно, что это больше всего скажется на климате полярных и приполярных областей.

Численные эксперименты проводились на климатической модели Вычислительного центра РАН. В качестве граничных условий задавались новые значения альбедо в тех областях, где лес замещается другими растительными сообществами. Результаты расчетов предвещают заметное похолодание (на 1–2°С)

в северных регионах Европы и Азии из-за ослабления нагрева земной поверхности вследствие увеличения альбедо. Таким образом, сдвиг природных зон частично компенсирует общее потепление, вызванное парниковым эффектом в Европе и Северной Азии.

Итак, результаты расчетов предсказывают значительные изменения климата и биотических процессов в Арктике, а также перестройку общей циркуляции в Северном Ледовитом океане за счет парникового эффекта. Эти изменения будут иметь экономические и экологические последствия планетарного масштаба и должны вызвать адекватную реакцию человечества. Это тем более важно в свете возрастающей роли севера России как сырьевой базы (нефть, природный газ, цветные металлы, древесина) и важнейшей транспортной магистрали. Освобождение поверхности Северного Ледовитого океана от льда позволит превратить его в важнейшую круглогодичную транспортную артерию, однако увеличение влажности, усиление туманов и штормов потребует больших вложений в обеспечение безопасности морского и воздушного транспорта. Затопление устьев рек повлияет на планы размещения промышленных и жилых зон, а также транспортных терминалов. Изменение продуктивности и видового состава тундровых и таежных экосистем скажется на биоте всего региона, поэтому необходимо развернуть работы по сохранению уникальной природы Арктического бассейна. Для анализа возможной ситуации и определения адекватных превентивных мер, способных предотвратить (а если надо, то и использовать) последствия парникового эффекта в данном регионе, необходимо дальнейшее развитие и совершенствование математических моделей и методов, насыщение их новыми натурными данными.

 

Список использованной литературы :

Журнал "Экология и жизнь". Статья А.А. Мочалова, В.П. Пархоменко, А.М. Тарко


просмотров: 5660
Search All Ebay* AU* AT* BE* CA* FR* DE* IN* IE* IT* MY* NL* PL* SG* ES* CH* UK*
Any Size Diameter Clear PVC Pipe 1/2"-12" Inch (1'-5' foot length)

$55.99
End Date: Tuesday Feb-5-2019 15:11:07 PST
Buy It Now for only: $55.99
|
Singer Sewing Machine Simple, 23 Stitch - 4 Step Buttonhole #2263 REFURBISHED

$10.33
End Date: Friday Feb-22-2019 0:47:10 PST
Buy It Now for only: $10.33
|
US Tactical Charging Handle Metal Ambidextrous for AR15 M4 Handle Tool Accessory

$49.99
End Date: Wednesday Jan-30-2019 13:04:52 PST
Buy It Now for only: $49.99
|
Jonathan Product Dirt Texturizing Paste 3.35 Oz, Original, Authentic, Fast Ship

$8.45
End Date: Friday Feb-22-2019 0:47:10 PST
Buy It Now for only: $8.45
|
Search All Amazon* UK* DE* FR* JP* CA* CN* IT* ES* IN* BR* MX
Search Results from «Озон» Биологические науки
 
В. М. Константинов, Ю. Б. Челидзе Экологические основы природопользования
Экологические основы природопользования
В учебном пособии рассмотрено современное состояние природных ресурсов и окружающей среды, даны теоретические основы рационального природопользования, основы природоохранного законодательства, освещены вопросы охраны природы в России и международного сотрудничества в этой области, показана роль экологического образования в рациональном природопользовании.

Для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования. Может быть полезно учителям школ, лицеев, колледжей....

Цена:
1029 руб

В. Н. Мовчан Экология человека
Экология человека
В книге представлены современные трактовки экологии человека, ее положение в системе экологических знаний и других наук о человеке и о Земле, основные понятия и задачи. Наибольшее внимание уделено слабо освещенным в учебной литературе вопросам экологии чепуляций людей как к природным (включая экстремальные), так и к антропогенным факторам среды. Рассмотрены приемы изучения состояния здоровья населения, обсуждены проблемы экологического риска здоровью, проанализированы наиболее значимые для человека антропды и подходы к ее сохранению. Сведения представлены с позиции существования комплекса противоположно направленных, но взаимосвязанных процессов в отношениях человеческого общества с окружающей средой.

Учебное пособие предназначено для студентов и аспираних, биологических факультетов университетов и медицинских вузов, а также для читателей, интересующихся современными проблемами экологии....

Цена:
259 руб

Е. Р. Магарил, В. Н. Локетт Основы рационального природопользования
Основы рационального природопользования
В учебном пособии рассмотрено влияние хозяйственной деятельности человека на компоненты окружающей среды. Подробно охарактеризованы мероприятия по охране атмосферы, гидросферы и литосферы животного и растительного мира; технологии природоохранных работ на территориях разных типов. Большое внимание уделено влиянию автотранспорта на атмосферный воздух; рассмотрены пути экологизации эксплуатации автотранспорта. Рассмотрены методы обращения с газообразными, жидкими и твердыми отходами.

Пособие предназначено для студентов всех специальностей, изучающих экологию и природопользование, при освоении актуальных практических вопросов рационального природопользования и специалистов в области экологии, промышленной безопасности, эксплуатации автомобильного транспорта....

Цена:
379 руб

Горелов Анатолий Алексеевич Социальная экология
Социальная экология

Социальная экология – новый обязательный предмет изучения для некоторых специальностей. Предлагаемое учебное пособие написано в соответствии требованиями государственного образовательного стандарта и охватывает все необходимые программные темы. Рассматриваются наиболее общие и важные проблемы социальной экологии как нового научного направления, а именно: история взаимоотношений человека и природы; современная экологическая ситуация; научно-технические, классово-социальные и религиозные аспекты природопользования; становление экологической этики, экологического гуманизма, экологической идеологии; проблема социально-природного прогресса и перспектив формирования экологического общества. Особо обращается внимание на решение экологических вопросов в России. Для удобства изучения предмета к каждой теме предлагается практикум к семинарским занятиям; даны вопросы к экзаменам и зачетам, список рекомендуемой литературы ко всему курсу и краткий словарь терминов. Для студентов вузов и всех интересующихся проблемами взаимодействия природы и общества.

...

Цена:
320 руб

Н. Н. Харченко, Н. А. Харченко Биология зверей и птиц. Учебник
Биология зверей и птиц. Учебник
Рекомендовано УМО по образованию в области лесного дела, в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки "Лесное дело" и "Ландшафтная архитектура".

В учебнике изложены основы биологии, систематики, экологии, поведения зверей и птиц. Показана функциональная роль этих животных в лесных биоценозах, а также их хозяйственное значение. В связи с постоянно ускоряющимися процессами урбанизации во всем мире в качестве отдельного раздела выделена "Городская (парковая) фауна зверей и птиц".

Учебник предназначен для студентов учреждений высшего профессионального образования, обучающихся по направлениям подготовки: "Лесное дело", "Ландшафтная архитектура" и "Экология и природопользование"....

Цена:
1623 руб

Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. Учебное и справочное пособие
Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. Учебное и справочное пособие
Изложены основы экологии, систематизированы данные о качестве окружающей среды, состоянии природных ресурсов. Рассмотрены хозяйственный механизм охраны и управления окружающей средой и природопользования, влияние загрязнения окружающей среды на здоровье населения; проблемы охраны окружающей среды в XXI веке. Книга написана на основе нормативно-правовых материалов, действующих в РФ. Приведены нормативы ПДК, ПДВ, ПДС в воздухе, водоемах, почве, продуктах питания и других средах. Иллюстрирована схемами. Дан словарь экологических терминов.

Для руководителей предприятий, организаций, широкого круга специалистов в области природоохранной деятельности. Может быть использована преподавателями и студентами вузов, техникумов, экологических колледжей и средних школ, специалистами здравоохранения....

Цена:
286 руб

Л. М. Кузнецов, А. С. Николаев Экология. Учебник и практикум
Экология. Учебник и практикум
Учебник по дисциплине "Экология" подготовлен в соответствии с актуальными требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования и представляет собой комплекс знаний в области биологии, охраны окружающей среды, общей экологии и экологического права. Рассматриваются теоретические аспекты взаимоотношений организмов с окружающей средой, вопросы организации и функционирования естественных и антропогенных экосистем, структура и устойчивость биосферы, основные положения по регулированию отношений природы и общества. Изложены вопросы оценки и прогнозирования состояния окружающей среды.

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям "Менеджмент", профиль "Экологический менеджмент"; "Экономика", профиль "Экономика предприятий и организаций (экономика природопользования)"....

Цена:
1014 руб

В. И. Стурман Оценка воздействия на окружающую среду
Оценка воздействия на окружающую среду
Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) рассматривается в данной книге как одна из ключевых дисциплин базовой части профессионального цикла направления подготовки "Экология и природопользование" и в то же время - как важная составная часть практической деятельности предприятий по экологическому сопровождению их хозяйственной деятельности. Содержание пособия основывается как на анализе истории формирования и современного состояния нормативной базы экологического сопровождения хозяйственной деятельности в России, так и на практическом опыте автора в данной области. Учебное пособие ориентировано на подготовку к практической работе в области оцени воздействия на окружающую среду и экологического сопровождения хозяйственной деятельности. Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "Экология и природопользование".

Пособие может быть полезно при обучении по другим направлениям (специальностям) природоохранной направленности, а также для практических работников в области охраны окружающей среды, нуждающихся в ознакомлении с методами и содержанием экологического сопровождения хозяйственной деятельности в России....

Цена:
1348 руб

 Инженерная экология и очистка выбросов промыщленных предприятий. Учебное пособие
Инженерная экология и очистка выбросов промыщленных предприятий. Учебное пособие
Учебное пособие состоит из трех частей. В первой части ("Инженерная экология рассмотрены вопросы состояния атмосферы, гидросферы и литосферы, влияние на них промышленного производства и изложены основные методы очистки атмосферных выбросов, сточных вод, обращения с отходами, а также приведены основные нормативы качества окружающей среды. Во второй части ("Очистка выбросов промышленных предприятий изложены теоретические аспекты и основные методы очистки вентиляционных выбросов от пыли, паро- и газообразных загрязняющих веществ и приведены схемы основных очистных устройств. В третьей части ("Экологическая безопасность строительства на основе применения "зеленых" стандартов приводятся основные положения, принципы и методы экологической безопасности, рассмотрено взаимодействие с понятием "зеленого" строительства и представлены существующие экологические рейтинговые системы. Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям технического профиля, а также магистрантов и аспирантов. Будет полезен учащимся колледжей и других учебных заведений, практическим и научным работникам, занимающимся вопросами охраны окружающей среды....

Цена:
2689 руб

М. В. Панкина, С. В. Захарова Экологический дизайн. Учебное пособие
Экологический дизайн. Учебное пособие
Дизайн имеет огромный потенциал для решения экологических проблем, формирования экологической культуры общества, так как в настоящее время он стал глобальным феноменом, связывает воедино материальную и духовную культуру общества, включен в социальные, общественно-политические, экономические и технические процессы. В учебном пособии рассматриваются истоки, функции, принципы и приемы экологического дизайна предметно-пространственной среды.
Изучение данного курса может быть включено в качестве вариативной части профессионального блока учебных планов по направлениям профессиональной подготовки "Промышленный дизайн", "Дизайн среды", "Дизайн интерьера", "Профессиональное обучение в области дизайна" для уровней бакалавриата и магистратуры.

Пособие предназначено для студентов и преподавателей специальных художественно -проектных дисциплин архитектурно -художественных, строительных и педагогических вузов, а также для всех интересующихся данным направлением.

...

Цена:
617 руб



2011 Copyright © YFermer.ru Мобильная Версия v.2015 | PeterLife и компания
Пользовательское соглашение использование материалов сайта разрешено с активной ссылкой на сайт. Партнёрская программа.
Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования