Мировая политика в условиях кризиса

Вид материалаУчебное пособие

Содержание


Глобальное изменение климата
Атмосфера состоит из четырех слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы и термосферы.
Глобальное потепление
Разрушение озонового слоя
Загрязнение атмосферы
Сжигание ископаемого топлива и биомассы является наиболее значительным источником загрязнения воздуха такими веществами, как SO
Подобный материал:
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   35
Глава восьмая

Глобальное изменение климата


Атмосфера состоит из смеси 10 различных газов, преимущественно азота (около 78%) и кислорода (21%). Оставшийся процент приходится в основном на аргон, а также небольшое количество углекислого газа, гелия и неона. Данные газы являются инертными (не вступают в химические реакции с другими веществами). Совсем незначительную долю атмосферы составляют также двуокись серы, аммиак, угарный газ, озон и водяные пары. Кроме того, в атмосфере содержатся загрязняющие вещества - газообразные загрязнения, частицы дыма, соль, пыль и вулканический пепел.

Атмосфера состоит из четырех слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы и термосферы. Первый слой (тропосфера) заканчивается на высоте около 12 км над землей. Тропосфера является самый теплым слоем, поскольку солнечные лучи отражаются от земной поверхности и нагревают воздух. По мере удаления от земли температура воздуха в верхней части тропосферы падает до -55°С.

Стратосфера простирается до высоты около 50 км над поверхностью Земли. В верхней части тропосферы находится озоновый слой. Здесь температура выше, чем в тропосфере, так как озон задерживает значительную часть губительного ультрафиолетового излучения.

Над стратосферой (50-70 км) находится мезосфера. В пределах мезосферы имеется мезопауза - самая холодная область атмосферы. Подлетающие к Земле метеоры, как правило, сгорают в мезосфере. Несмотря на то, что воздух здесь очень разрежен, трение, возникающее при столкновении метеора с молекулами кислорода, создает сверхвысокую температуру.

Последний основной слой атмосферы, отделяющий Землю от космоса, называется термосферой. Он находится на высоте примерно 100 км от земной поверхности и состоит из ионосферы и магнитосферы.

В ионосфере солнечная радиация вызывает ионизацию. Именно здесь частицы получают электрический заряд. Во время их движения через атмосферу, можно наблюдать находящееся на большой высоте полярное сияние. Кроме того, ионосфера отражает радиоволны, обеспечивая возможность дальней радиосвязи.

Выше расположена магнитосфера, которая представляет собой наружный край магнитного поля Земли. Она действует как гигантский магнит и защищает Землю, улавливая частицы большой энергии.

Термосфера имеет наименьшую плотность среди всех слоев, в ней атмосфера постепенно исчезает и сливается с космическим пространством.

Системы формирования погоды всего мира находятся в тропосфере. Они возникают в результате совместного воздействия на атмосферу солнечной радиации и вращения Земли. Движение воздуха (ветер) происходит, когда теплые воздушные массы поднимаются вверх, вытесняемые холодными. Воздух наиболее сильно прогревается на экваторе, где солнце находится в зените, и становится холоднее по мере приближения к полюсам.

За время существования атмосферы ее состав постоянно менялся. Первоначально она была богата углекислым газом, содержала азот, водяные пары и кислород абиогенного происхождения. Однако появление и развитие на Земле живого вещества вызвало революционные изменения в составе атмосферы. Она приобрела биогенный кислород и почти полностью освободилась от углекислого газа. Часть последнего вошла в состав земной коры в виде залежей угля, торфа и др.

Живое вещество – краеугольный камень учения о биосфере В.И. Вернадского. Под биосферой он понимал «термодинамическую оболочку с температурой от +50 до -50° и давлением около одной атмосферы». Называя поверхностную оболочку земного шара биосферой, В.И. Вернадский подчеркивал тем самым преобладающую энергетическую роль биологических процессов в образовании и развитии всего верхнего слоя земной коры, вод и атмосферы.

Атмосфера Земли обеспечивала условия для развития биосферы в течение многих сотен тысяч лет. Однако в настоящее время этому источнику жизни угрожают явления, которые многие ученые связывают с деятельностью человека - глобальное потепление, разрушение озонового слоя, загрязнение воздуха.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата, являющаяся весьма авторитетной международной организацией, объединяющей ученых из 130 стран мира в 2007 году представила свой Четвертый оценочный доклад. В докладе сделан вывод о том, что с вероятностью в 90% наблюдаемые изменения климата связаны с деятельностью человека.

Антропогенное происхождение современных климатических изменений, в частности, подтверждают исследования содержания парниковых газов в пузырьках воздуха, вмерзших в лед. Они показывают, что такой концентрации СО2 как в настоящее время не наблюдалось в течение последние 650000 лет. При этом, по сравнению с доиндустриальным периодом (1750 г.), концентрация углекислого газа в атмосфере выросла на треть. Современные глобальные концентрации метана и закиси азота также существенно превысили доиндустриальные значения.

По оценкам специалистов, рост концентрации этих основных парниковых газов с середины ХVІІІ века обусловлен, в первую очередь, сжиганием углеродного ископаемого топлива (нефти, газа, угля и др.), развитием промышленности, а также сведением лесов, активно поглощающих CO2 атмосферы.

О роли человека в происходящих изменениях климата также свидетельствуют результаты сопоставления данных моделирования роста глобальной температуры с данными реальных наблюдений. В настоящее время разработаны различные модели прошлых и будущих изменений температуры поверхности Земли. В одних из них учитывались только естественные причины потепления, в других – антропогенный фактор. При наложении на результаты моделирования данных прямых метеорологических наблюдений выяснилось, что они совпадают с теми моделями, где учитывалось влияние человека. Это свидетельствует о том, что, в соответствии с моделями, без воздействия антропогенного фактора температура на Земле была бы сегодня ниже наблюдаемой.

И все же однозначный ответ о роли антропогенного фактора в изменениях климата пока невозможен. Ясно только то, что человек своей хозяйственной деятельностью влияет на климат. Вполне вероятно, что именно это влияние окажется решающим в длинной цепи причин, обусловливающих климатические изменения.

Однако сегодня гораздо более важно принимать во внимание другое – то, что изменения климата уже происходят и, как свидетельствуют прогнозы, вероятно, будут лишь усиливаться. Поэтому вне зависимости от причастности к ним человека необходимо предпринимать меры по противодействию этим изменениям с тем, чтобы избежать опасных и необратимых последствий для природы, экономики и общества в будущем.


Глобальное потепление


Явление «парникового эффекта» известно уже более ста лет. Земля поддерживает свою равновесную температуру посредством хрупкого баланса между поступающей солнечной энергией (коротковолновой радиацией), которую она поглощает, и исходящей инфракрасной энергией (длинноволновой радиацией), которую она испускает. Часть последней уходит в космическое пространство.

Парниковые газы (водяной пар, двуокись углерода, метан и другие) практически не препятствуют проникновению солнечной радиации сквозь атмосферу, но поглощают инфракрасное излучение, идущее от земной поверхности, и затем отражают некоторую его часть обратно к Земле. Этот природный «парниковый эффект» позволяет сохранять температуру земной поверхности примерно на 33°С выше, чем она была бы в его отсутствие, что делает Землю достаточно теплой для поддержания жизни на ней.

В результате промышленной революции в атмосфере существенно выросла концентрация двуокиси углерода – одного из важнейших газов, создающих «парниковый эффект». Этот вклад в «парниковый эффект» известен как «глобальное потепление».

В настоящее время концентрация двуокиси углерода в атмосфере составляет примерно 370 частей на миллион, что означает более чем 30%-ное ее увеличение по сравнению с 1750 годом. Накопление этого газа в атмосфере связано, в первую очередь, с его антропогенным выбросами при сжигании ископаемого топлива. Хотя на двуокись углерода приходится более 60% дополнительного «парникового эффекта», накопленного за период интенсивного промышленного роста, концентрации других парниковых газов, включая метан, оксид азота, галогеноуглероды и галогены, также выросли.

Выбросы парниковых газов неравномерно распределяются между отдельными странами и регионами. За основную часть как прошлых, так и современных выбросов, ответственны промышленно развитые страны.

В 2001 году, в ходе оценки возможных последствий роста атмосферных концентраций парниковых газов, Межправительственная группа по изменению климата пришла к выводу, что «имеются новые и более веские основания полагать, что наблюдаемое в последние 50 лет потепление может в значительной степени быть обусловлено человеческой деятельностью». В течение всего XX века потепление оценивается приблизительно в 0,6±0,2°С; «весьма вероятно», что 90-е годы стали самым теплым десятилетием, а 1998 год – самым теплым годом за весь период инструментальных климатических наблюдений, выполняемых с 1861 года. Подъем уровня Мирового океана за последние 100 лет на 10–20 см в значительной степени, вероятно, связан с повышением глобальных температур.

Есть и другие свидетельства глобального потепления. Например, темпы повышения средней температуры земной поверхности за последние 50 лет почти в два раза превысили аналогичные показатели за последние 100 лет. В эти же годы средняя температура земной поверхности возросла на 0,74°C. В конце 90-х готов ХХ столетия и в начале ХХI столетия наблюдались самые высокие годовые температуры со времени начала регистрации современных температурных данных, а количество льда в арктических водах снижается в среднем на 2,7% каждые десять лет.

Одним из наиболее существенных последствий глобального потепления является повышение уровня моря. На протяжении ХХ столетия уровень моря повысился примерно на 17 см. Между тем, результаты геологических исследований указывают на то, что на протяжении предыдущих 2000 лет уровень моря повышался на значительно меньшую величину.

В регионах с умеренным климатом уменьшилась толщина горных ледников, а также снежное покрытие, особенно в весенний период. Уровень промерзания грунта во время зимнего сезона в северном полушарии в течение всего ХХ столетия снизился на 7%. В течение последних 150 лет период замерзания рек и озер изменился — они начинают замерзать примерно на 5,8 дня позже, а оттаивать на 6,5 дней раньше.

Экологические системы, экономика и общество чутко реагирует на изменения климата. Повышенные температуры океана нанесли серьезный вред ряду уязвимых экосистем, в частности, коралловым рифам. Неблагоприятные колебания климатических условий вызвали сокращение популяций некоторых видов мигрирующих птиц. Изменение климата оказывает существенную дополнительную нагрузку на те экосистемы, которые уже находятся под воздействием растущего ресурсопотребления, неустойчивой практики управления и загрязнения.

Весьма вероятно, что климатические изменения через ряд механизмов воздействуют на здоровье и благополучие населения. В частности, они могут оказывать неблагоприятный эффект на запасы пресной воды, производство продовольствия, распределение и сезонное распространение таких инфекционных заболеваний, как малярия, тропическая лихорадка и шистосомоз.


Разрушение озонового слоя


Общее количество озона в атмосфере не велико, но этот газ является ее важнейшим компонентом. Его содержание увеличивается на высоте 20-60 км. Именно здесь располагается слой озона, носящий также название озонового экрана, значение которого исключительно велико. Озон способен поглощать ультрафиолетовую коротковолновую радиацию Солнца, которая и повышает температуру стратосферы на уровне озонового экрана.

Озон имеет следующее происхождение: молекулярный кислород атмосферы энергично поглощает солнечную ультрафиолетовую радиацию. Это поглощение приводит к диссоциации молекул О2. Освобождающийся кислородный атом является активным окислителем: встречаясь с двухатомной молекулой кислорода, атом кислорода образует трехатомную молекулу озона (О2 + О1 = О3).

В зависимости от времени года и удаленности от экватора содержание озона в верхних слоях атмосферы меняется. Но в начале 80-х годов прошлого столетия над южным полюсом Земли резко увеличилась область с пониженным содержанием озона – «озоновая дыра».

С уменьшением мощности озонового слоя увеличивается количество ультрафиолетового излучения Солнца, попадающего на земную поверхность, происходит нарушение теплового баланса планеты. В свою очередь, повышение активности солнечного излучения оказывает заметное влияние на биосферу и чревато возникновением опасных ситуаций.

Истощение озонового слоя угрожает здоровью населения, вызывая такие заболевания, как рак кожи, катаракта глаз, иммунодефицит.

Разрушение озонового слоя обусловлено действием ряда химических соединений, называемых озоноразрушающими, из которых наиболее известными являются хлорфторуглероды (ХФУ), которые впервые были получены в 1928 году. За счет своей химической стойкости ХФУ не токсичны для любых форм жизни. Они не горят, не вступают в реакцию с другими веществами, не вызывают коррозии. Отличаясь низкой теплопроводностью, ХФУ придают высокие теплоизоляционные свойствам материалам, нашедшим широкое применение в пищевой и строительной промышленности. Некоторые ХФУ испаряются и могут конденсироваться при комнатной температуре, что позволяет их использовать в качестве хладагентов для холодильного оборудования и кондиционеров (в этом случае они известны под торговым названием «фреоны»). Соединения ХФУ недороги в производстве и, как считалось ранее, их можно без последствий выбрасывать в окружающую среду, выпуская в атмосферу в виде газа, или направляя соответствующую продукцию на открытые свалки.

В период с 1950-75 гг. мировое производство ХФУ росло более чем на 11% ежегодно, практически удваиваясь каждые шесть лет. Только в США хладагенты на основе ХФУ использовались в 100 млн. холодильников, 30 млн. холодильных камер, 90 млн. бытовых кондиционеров. Среднестатистический житель Северной Америки и Европы расходовал примерно 0,9 кг ХФУ в год. Для целого ряда компаний, расположенных в разных странах ХФУ являлись основным источником прибыли.

В то же время, благодаря постоянным усилиям со стороны международного сообщества, в настоящее время глобальное потребление озоноразрушающих веществ заметно сократилось. Прогнозируется, что в ближайшие 10–20 лет озоновый слой начнет восстанавливаться и к середине XXI века достигнет уровней 1980 года при условии жесткого соблюдения всеми странами всех предусмотренных Монреальским протоколом мер.

Международное сотрудничество стало ключевым фактором защиты стратосферного озонового слоя. Государства достигли принципиального согласия о том, чтобы приступить к решению этой глобальной проблемы до того, как станут очевидными ее последствия и будет научно обосновано само ее существование. И это, возможно, первый пример принятия упреждающего подхода в защите атмосферы.


Загрязнение атмосферы


Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) обращает внимание на шесть веществ, загрязняющих воздух: CO, свинец, двуокись азота (NO2), взвеси (включая пыль, дымку и дымы), SO2 и тропосферный озон (О3).

Сжигание ископаемого топлива и биомассы является наиболее значительным источником загрязнения воздуха такими веществами, как SO2, CО, некоторые окислы азота (в частности, NO и NO2, обозначаемые общим символом NОX), взвеси, летучие органические соединения (ЛОС) и тяжелые металлы. Эти процессы также являются важным источником образования двуокиси углерода (CO2).

На протяжении всего исторического периода темпы роста глобального потребления энергии опережали темпы роста населения, увеличиваясь пропорционально квадрату числа жителей Земли, то есть скорость роста потребления энергии в два раза превышала скорость роста населения. За 140 лет с 1850 года по 1990 год, когда население Земли увеличилось в 4,3 раза, потребление энергии возросло в 17 раз. Предполагается, что за первые два десятилетия ХХІ века мировое потребление энергии увеличится на 59%. Половина ожидаемого к 2020 году прироста придется на развивающиеся страны – Китай, Индию, Южную Корею, Центральную и Южную Америку.

При этом основным источником энергии для современной цивилизации по-прежнему остается ископаемое топливо, удовлетворяющее более 89% энергетических потребностей человечества. Необходимо учитывать, что используемые виды топлива изменяются от региона к региону. Например, природный газ доминирует в Российской Федерации, в то время как 73% энергии, потребляемой в Китае, вырабатывается из угля. В развивающихся странах важным источником энергии и основным источником загрязнения воздуха помещений является биомасса.

Выбрасываемые в атмосферу вредные вещества, влияют как на здоровье населения, так и на экосистемы. Согласно имеющимся оценкам, загрязнение воздуха в помещениях и за их пределами является причиной почти 5% всех заболеваний населения мира. Загрязнение воздуха усиливает и, возможно, даже является первопричиной астмы и других аллергических респираторных заболеваний. Такие случаи неблагоприятного исхода беременности, как рождение мертвого плода или низкие весовые показатели новорожденных, также связываются с загрязнением воздуха. Подсчитано, что в сельских районах развивающихся стран около 1,9 млн. человек ежегодно умирают вследствие подверженности высоким концентрациям взвесей в воздухе помещений. При этом повышение смертности по причине высоких концентраций взвесей и SO2 в воздухе помещений оценивается примерно в 500 тыс. человек ежегодно. Кроме этого, стало очевидным, что существенное влияние на здоровье людей оказывают частицы, имеющие средний аэродинамический диаметр менее 2,5 мкм.

Несмотря на то, что под влиянием принимаемых мер заметный прогресс был достигнут в сокращении промышленных выбросов, во многих странах транспорт стал одним из важнейших источников загрязнения воздуха (особенно окислами азота и многочисленными соединениями углерода). Высокие концентрации названных веществ в воздухе городов способны, при определенных климатических условиях, вызвать фотохимический смог, который оказывает серьезное влияние на здоровье населения.

Во многих городских центрах и прилегающих к ним районах одной из дополнительных проблем становятся высокие концентрации тропосферного озона. Тропосферный озон антропогенного происхождения может образовываться в ходе реакций между NОX и летучими органическими веществами в теплые солнечные дни, особенно в городах и промышленных зонах, а также в регионах, для которых характерна стагнация воздушных масс. Это явление может иметь широкое распространение, поскольку обнаружено, что молекулы О3 мигрируют на большие расстояния (до 800 км) от источника их эмиссии. Концентрации тропосферного озона на обширных пространствах Европы и в некоторых районах Северной Америки столь велики, что угрожают не только здоровью населения, но также и растительному покрову. В частности, подсчитано, что в Соединенных Штатах озон приземного слоя атмосферы ежегодно обходится государству в 500 млн. долл. вследствие снижения продуктивности сельхозугодий и лесов коммерческого значения.

Загрязнение городского воздуха является одной из наиболее важных экологических проблем. В большинстве городов Европы и Северной Америки в последние годы концентрации SO2 и взвесей существенно снизились. В то же время во многих развивающихся странах быстрая урбанизация вызвала усиление загрязнения воздуха городов. Стандарты качества воздуха ВОЗ часто не соблюдаются, и для таких крупных городов, как Пекин, Калькутта, Мехико и Рио-де-Жанейро, типичны высокие уровни содержания взвесей в воздухе.

С загрязнением воздуха связана проблема «кислотных дождей». Этим термином называют все виды метеорологических осадков (дождь, снег, град, туман, дождь со снегом), рН которых меньше, чем среднее значение рН дождевой воды (5.6). Загрязняющие атмосферу двуокись серы (SO2) и окислы азота (NОХ) трансформируются в атмосфере земли в кислотообразующие частицы. Эти частицы вступают в реакцию с водой атмосферы, превращая ее в растворы кислот, которые и понижают рН дождевой воды.

Выпадение кислотных осадков является одной из причин закисления почв и вод, вызывающей сокращение рыбных запасов, снижение биологического разнообразия в чувствительных к подкислению озерах, деградацию лесов и почв. Избыточное количество азота способствует эвтрофикации, особенно в прибрежных районах. Кислотные дожди наносят вред экосистемам, стимулируют сброс листвы, коррозию памятников и зданий, имеющих историческое значение, снижение урожаев сельскохозяйственных культур.

Кислотные осадки за последние десятилетия вошли в число наиболее серьезных экологических проблем, особенно в Европе и Северной Америке, а в последнее время также и в Китае. Около 1980 года первоочередной экологической проблемой стал ущерб, наносимый кислотными осадками лесам Европы. При этом в период с 50-х по 80-е годы закисление тысяч озер Скандинавии привело к утрате популяций различных видов рыб. К настоящему времени в ряде районов Европы выбросы в атмосферу SO2 антропогенного происхождения, вызывающие кислотные осадки, сократились почти на 70% по сравнению с их максимальными значениями в прошлые годы. Примерно на 40% эти выбросы уменьшились в США. Это в значительной степени способствовало восстановлению природного кислотного баланса, по крайней мере, в Европе. В то же время в Азиатско-Тихоокеанском регионе растущая эмиссия SO2 в связи с ростом потребления угля и других высокосернистых видов топлива остается серьезной экологической угрозой.

Серьезные проблемы для атмосферы создают также стойкие органические загрязняющие вещества (СОЗ). Установлено, что они медленно разрушаются и способны переноситься в атмосфере на большие расстояния. Высокие концентрации некоторых СОЗ обнаружены в полярных регионах. Эти вещества могут накапливаться в жировых тканях животных, угрожая здоровью людей.