7 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Человечество уже давно начало воздействовать на под­стилающую поверхность, существенно меняя ее альбедо. Начался этот процесс на заре человеческой цивилизации. Первоначально он проявлялся в вырубке и выжигании ле­сов для высвобождения земли под пахоту и угодья. Так, площадь культивированных земель возросла с 500 млн. га (5•106 км2) в 1860 г. до 1,37 млрд. га (13,7•106 км2) в 1970 г.

Как следует из табл. 6, предполагаемая площадь по­тенциального сельскохозяйственного производства без ис­пользования ирригации составляет 17 млн. км2, к этому следует добавить около 4,7 млн. км2 потенциально орошае­мых земель. Предполагаемый рост населения приведет, таким образом, к освоению около 22 млн. км2земель под сельскохозяйственные угодья. Альбедо этих территорий существенно изменится.

Разрушительные операции в лесу, оголение достаточ­но больших площадей меняют энергетический, водный и биохимический циклы. Ликвидация лесного покрова и ого­ление почв ведут к осушению атмосферы. Уже в ближай­шие 20—30 лет использование земли в тропиках коснется территории примерно (1,2—1,5)•109 га, или около 12— 15 млн. км2.

Теоретические расчеты показывают, что при полной ликвидации лесного покрова на земном шаре среднее го­довое альбедо повысилось бы примерно на 0,6%. В слу­чае уничтожения лесов параметр шероховатости умень­шился бы с 14,9 до 3 см. Это изменило бы поверхностное торможение, уменьшило угол отклонения ветра от изобар, что повлияло бы на поле давления, вертикальные токи и общую циркуляцию атмосферы в целом.

Большое влияние на альбедо и шероховатость оказы­вает строительство водохранилищ, городов, дорог, разви­тие энергетического комплекса и т.д. Пожалуй, единст­венный способ оценить возможное влияние на климат воз­действия на подстилающую поверхность — это численные эксперименты с моделями общей циркуляции атмосферы и климата. Результаты их, в частности, показали, что пу­стыни, расположенные в основном в субтропической зоне, имеют очень высокое альбедо — около 35%. По этой при­чине они отражают большее количество коротковолновой солнечной радиации, чем окружающие районы. Кроме то­го, поскольку пустыни сильно нагреты, они теряют ухо­дящую длинноволновую радиацию, которая из-за незна­чительного содержания водяного пара мало задержива­ется атмосферой. По этой же причине пустыни типа Сахары, Гоби и др. являются такими же зонами потери энергии, как и полярные районы. Данная особенность пу­стынь, четко зафиксированная с метеорологических спут­ников, приводит либо к ослаблению возникающих под влиянием каких-то других причин восходящих движений, либо к формированию нисходящих вертикальных движе­ний и еще большему удалению воздуха от состояния на­сыщения. Из этого следует, что с уничтожением раститель­ности в прилегающих к пустыням районах увеличится альбедо и они приблизятся к пустынным (такой же ка­чественный эффект дает и уничтожение тропических ле­сов). Далее начинает действовать механизм «иссушения» за счет нисходящих вертикальных движений. Перенасе­ление указанных зон, чрезмерное использование пастбищ и обработка земли также могут изменить альбедо, режим осадков. В связи с этим сейчас подвергаются переоценке причины гибели цивилизации в некоторых районах Аф­рики и других аридных зонах около 4 тыс. лет назад. Предполагается, что этот процесс уже тогда был связап с человеческой деятельностью.

Так выглядит картина качественно. Количественный эксперимент был проделан для объяснения конкретной засухи в Сахели. Благодаря осадкам, выпадающим во внутритропической зоне конвергенции, этот район Афри­ки относится к числу плодородных. Северная граница зоны конвергенции располагается вблизи 18° с. ш. летом и 10° с. ш. зимой, зоны песков на 32° с. ш. Таким образом, пояс песков лежит между 18° и 32° с. ш. летом и 10°— 32° с. ш. зимой. В зоне 10—18° с. ш. растительность зимой обычно сохраняется. Достаточно зоне конвергенции сме­ститься на несколько градусов широты к югу, как север­ная часть этого района оказывается в условиях жесточай­шей засухи.

За последние несколько тысяч лет смена влажных и сухих периодов происходила здесь с периодичностью 700—800 лет. В последние несколько столетий засухи вСахели повторялись в среднем один раз в 30 лет. Однако в конце 60-х — начале 70-х годов засухи в Сахели следо­вали несколько лет подряд. Сахельская засуха представ­ляет яркий пример катастрофического изменения клима­тических условий крупного района.

Основываясь на приведенном выше качественном ме­ханизме, американский ученый Чарни высказал гипоте­зу, что исчезновение растительности в результате хозяй­ственной деятельности, в частности вытаптывание ее при выпасе скота, вблизи 18° с. ш. и несколько севернее мог­ло привести к увеличению здесь альбедо и развитию нис­ходящих вертикальных движений, препятствующих реа­лизации конвективных, а тем более фронтальных осадков.

Численный эксперимент с простейшей моделью пока­зал, что изменение альбедо с 14 до 35% севернее 18° с. ш. действительно привело к формированию в зоне 10°— 18° с. ш. нисходящих вертикальных движений. Экспери­мент с полной моделью общей циркуляции атмосферы по­казал также, что в июле-августе количество осадков вбли­зи и севернее 18° с. ш. при названном выше изменении альбедо уменьшилось почти вдвое. Самое существенное заключалось в том, что область максимальных ливневых осадков, связанная с внутритропической зоной конверген­ции, сместилась к югу и расположилась примерно в зоне 10°—18° с. ш., в то время как при альбедо, равном 14%, оно располагалось в зоне 10°—26° с. ш. Активная же зона дождей при увеличении альбедо сместилась к югу на 4—6° широты, что действительно наблюдалось в период сахельских засух и характерно для климата этого района последних лет.

Можно привести и другие примеры. Так, выполненные автором совместно с Л. К. Ефимовой численные экспери­менты показали, что увлажнение пустынных районов за счет искусственного орошения приведет к обратной кар­тине — уменьшится альбедо и увеличится интенсивность восходящих вертикальных движений. В результате кли­матические условия станут благоприятнее и пустыни от­ступят.

Подобные же эксперименты были проведены в Англии. Выводы согласуются с приведенными выше: если данный район сделать влажным, то в нем создаются условия для дальнейшего поддержания такого состояния.

Приведенные примеры воздействия на подстилающую поверхность не единственные. Обсуждается проблема об­разования нефтяных пленок на поверхности океана и их влияние на испарение влаги и климат.

Общее производство нефти в мире составляет 2,5— 3 млрд. т, что равносильно объему 4—5 км3. Объем же океана 1,4 млрд. км3, так что при хорошем перемешива­нии небольшой объем нефти, пролитой в океане, должен бы раствориться в нем. Площадь океана около 370 млн. км2, поэтому потребовался бы годовой объем производст­ва нефти, чтобы покрыть океан пленкой толщиной в 1 мм. При реальной утечке нефти около 0,1%, или 2,5—3 млн. т в год, пленка может образоваться лишь на ограниченной территории.

Эксперименты показали, что 10—20% разлитой нефти перемешиваются с более глубинными слоями за 24 часа, а нефтяные пятна в плохую погоду исчезают в течение не­скольких суток. Несомненно, биологическое и экологиче­ское воздействие разлитой нефти в океане крайне небла­гоприятно. Что касается климатических эффектов, то они, по-видимому, не так велики, как казалось, и будут но­сить региональный характер.

В настоящее время рассматривается проблема влияния на альбедо льда разлитой по его поверхности нефти. Это очень важный вопрос, поскольку устойчивое изменение альбедо льда в летние месяцы способствует уменьшению равновесной толщины льда до 60%. Нефть же, пролитая надо льдом, несомненно, меняет его альбедо. Кроме того, она легко диффундирует в ледяном покрове и долго в нем сохраняется.

В данном разделе дается лишь самое общее представ­ление о результатах воздействия на климат деятельности человека. Тем не менее и приведенных примеров доста­точно, чтобы подчеркнуть важность этой проблемы.