Каталог :: Экология

Реферат: Глобальное потепление

     Прогнозы геоэкологических и социально-экономических последствий глобального
                          потепления климата Земли                          
Парниковый эффект для биосферы Зем­ли имеет как отрицательные (подъем уров­ня
океана, деградация вечной мерзлоты, пpибрежных экосистем и пр.), так и
поло­жительные экологические последствия (возрастание продуктивности
естествен­ных лесных формаций, увеличение урожайности культурных растений и
др. Кроме воздействия на природные экосистемы глобальное потепление также
приведет к значительным социально-экономическим последствиям, связанным с
различной деятельностью человека (энергетика, сельское и лесное хозяйство,
здравоохранение и ЛР). Среди приоритетных глобальных проблем особо выделяется
повышение уровня Мирового океана и воздействие его на морские побережья
              1. Мировой океан и прибрежные зоны в XXI веке.              
Ожидаемое глобальное потепление климата вызовет повышение уровня океана на
0,5 м к 2050 г. и на 1-1,5 м — к 2100 г. с одновременным повышением
температуры поверхностного слоя океана до 2,5° С к концу XXI в. Основными
причинами явля­ются: таяние материковых и горных лед­ников, морских льдов,
тепловое расшире­ние: океана и т.п. В настоящее время по­вышение уровня моря
достигает пример­но 25 см за столетие. Все это в конечном счете приведет к
возникновению сложных проблем: затоплению приморских рав­нин, усилению
абразионных процессов, ухудшению водоснабжения приморских городов и др.
Причем затоплению прежде всего подвергнутся плотно заселенные и освоенные
прибрежные районы. Так, при повышении уровня океана на 1 м бу­дет затоплено
до 15% пахотных земель Египта и 14% посевных площадей в Банг­ладеш, что
вызовет переселение милли­онов людей.) Кроме того, произойдет осолонение
прибрежных грунтовых вод, ко­торые во многих районах земного шара
представляют собой основной источник пресной воды.
Китай, являющийся одним из основных поставщиков парниковых газов в атмос­феру, в
то же время максимально ощутит на себе негативные последствия потепления в XXI
в. По прогнозам, даже повышение уровня моря на 0,5 м приведет к за­топлению
около 40 тыс. км2 плодородных ратин. Наиболее уязвимыми окажутся
обширные низкие аллювиальные и дельтовые равнины, низовья крупных рек Ху­анхэ,
Янцзы и др., где средняя плотность населения иногда достигает 800 чел/км2
. Кроме того, значительно активизируются размыв и абразия берегов, что при­ведет
к серьезным социально-экономи­ческим последствиям, особенно в круп­ных городах,
расположенных на морских побережьях.
Эта проблема коснется и прибрежных территорий России. Так, при подъеме
уров­ня океана на 1 м за столетие произойдет сильное преобразование морских
берегов, в частности около 40% берегов европейс­кой части России отступят на
100 м и бо­лее. Будут разрушены жилые и промыш­ленные сооружения в таких
городах, как Находка, Санкт-Петербург, Архангельск и др.
Крайне интенсивными мо­гут быть изменения на хоро­шо освоенных берегах,
на­пример — Черного и Азовско­го морей, где естественное развитие будет
сочетаться с интенсивным антропогенным воздействием, т.е. изъятием наносов с
пляжей, строитель­ством дамб и плотин на реках, созданием берегозащитных
сооружений и т.д. Наиболее интенсивно будут разрушать­ся песчаные пересыпи,
отчле­няющие лиманы в Северо-За­падном Причерноморье и на Азовском море, а
также косы Северного Приазовья. В дель­те Кубани и на Перекопском перешейке
ожидается затоп­ление прибрежных низменно­стей. Быстрее станут отсту­пать
береговые склоны, сло­женные непрочными лессами. В районе Одессы, Мариуполя,
Приморско-Ахтарска помимо размыва уступов усилятся оползневые и обвальные
про­цессы, и разрушение берегов может достичь катастрофиче­ских масштабов.
Наибольшие изменения претерпят термоабразионные криогенные берега при
повы­шении температуры прибреж­ных вод, усилении протаивания вечной мерзлоты,
усиле­нии штормового воздействия волн на береговые уступы, сложенные мерзлыми
рыхлы­ми породами, при увеличении штормовых нагонов и т.п. Мы полагаем, что
при реализации сценария МГЭИК скорость отступания термоабразионных берегов
возрастет по сравне­нию с современной в 3 — 5 раз и на открытых берегах морей
Лаптевых и Восточно-Сибирского в среднем достигнет 15 — 30 м/год, местами до
60 м/год, а в катастрофических случаях даже 250 м/год. Сле­довательно,
береговая линия в местах развития активных термоабразионных берегов может
отступить за столетие в сторону суши на 3 — 25 км.
Ледяные берега в условиях повышения температуры воз­духа и поверхностных вод
бу­дут подвержены быстрому раз­рушению вследствие таяния льда и обрушения
нависаю­щих ледяных блоков. Не ис­ключено, что и районах их распространения
(Шпицбер­ген. Земля Франца-Иосифа, Новая Земля, Северная Земля), на
акваториях морей Баренце­ва, Карского и Лаптевых уве­личится количество
айсбер­гов. В случае небольшой мощ­ности покровных ледников их площадь в
условиях потепле­ния климата будет существен­но сокращаться, и в конце концов
они могут исчезнуть.
Потепление поверхност­ных вод Мирового океана и климата Земли в целом, по-
ви­димому, приведет к перест­ройке атмосферных процес­сов и усилению
штормовой ак­тивности в умеренных и тро­пических широтах. Зарожде­ние и
развитие тропических циклонов зависит от содержа­ния тепла в верхнем слое
океа­на". Анализ климата Северно­го полушария за 1997 г., прове­денный
Гидрометцентром РФ, показал, что потепление вод Тихого океана, в том числе и
мощное Эль-Ниньо, сопровождается специфическими погодными явлениями, кото­рые
зачастую имеют катастро­фический характер: сильнейшими ливнями и
наводнения­ми в Перу и Чили, засухами в Индонезии и Малайзии, обильными
снегопадами  в Мексике, мощными штормами у берегов Калифорнии.
Наблюдения,  проведенные по программе берегового мониторинга США, показали,
что в конце января — начале фев­раля   1998  г.  на  Калифорний­ское
побережье  обрушились сильные  шторма, вызнавшие катастрофические     размывы
берегов, что нанесло ущерб в сотни миллионов долларов.
Глобальное потепление представляет существенную угрозу для коралловых ри­фов,
так как при повышении температуры воды выше определенного предела начнет­ся
обесцвечивание кораллов, которое в настоящее время в океане стало довольно
распространенным явлением. Длительное повышение температуры морской воды
может привести к значительной деграда­ции всей экосистемы коралловых рифов.
Возможно разрушение коралловых атол­лов, которые служат экологической средой
обитания живых организмов, характеризу­ющихся большим биологическим
разно­образием.
Однако изменения в прибрежной зоне арктических морей могут иметь не только
негативный характер, но и приведут к по­ложительным социально-экономическим
последствиям. Среди них — улучшение ледовой обстановки на трассе Северного
морского пути, т.е. возможность более дли­тельного в течение года плавания
судов в арктических морях.
                 2. Вечная мерзлота и современный климат                 
Как изменяется современный климат?
На исходе XX в. проблема глобального потепления кли­мата не перестает
волновать мировую общественность. В последние три-четыре года ее особенно
остро прочувство­вали жители средней полосы нашей страны. Здесь жаркие и
сухие летние сезоны и мягкие зимы следовали друг за другом. Особенно
запомнится современникам лето 1999 г. в Подмосковье и других регионах
Центральной России, сценарий  которого развивался, как у М. Е. Салтыкова-
Щедрина в городе Глупове во время правления градоначальника Фердыщенки. когда
с самого вешнего Николы, с той поры, как начала входить вода в межень, и
вплоть до Ильина дня не выпало ни капли дождя... небо раскалилось... пахло
гарью... травы и всходы огородных овощей поблекли..." Глупевцы  видели
причину возникшего несчастья в распутстве фердыщенковой любовницы Аленки. Не
столь определенны специалисты, владеющие арсеналом современных математических
методов и быстродействующей  компьютерной техникой. Большинство ученых
связывает повышение температуры приземного слоя воздуха со все возрастающими
промышленными выбросами в атмосферу диоксида углерода, метана и других газов,
вызывающих парниковый эффект. Причинами изменений климата считают также
смещение полюсов, озоновые дыры и даже... массированные натовские
бомбардировки Ирака и Югославии. Всего несколько лет назад ряд крупных
климатологов прогнозировал повышение температуры воздуха на севере Евразии в
начале XXI в. на 10—15°С. При таком резком потеплении были бы неизбежны
резкий подъем уровня Мирового океана, сопровождаемый затоплением обширных
низменных участков, таяние наземных и подземных льдов, освобождение газов
(особенно метана), захороненных в вечной мерзлоте и их допол­нительное
поступление в атмосферу. Не случайно в газетах последних лет даже появились
предостерегающие заголовки типа «Метановая бомба в вечной мерзлоте» К счастью
для северян, предсказания значительных изменений климата в высоких широтах
пока не оправдываются. Но что можно ожидать в будущем?
Известно, что климат постоянно претерпевает естественные изменения. В 1625 г.
сэр Фрэнсис Бэкон обратил внимание на то, что кроме су­точных и сезонных
вариаций метеорологических элементов существуют многолетние их циклы. В 1957
г. Дж.К.Чарлсуэрт уже выявил около 150 таких циклов различной
продолжительности. В 70-х годах А.С.Монин и Ю.А.Шишков выделяли
многочисленные цик­лы с периодом от миллиарда до десятков лет. Хорошо
известны короткопериодные колебания метеорологических элементов: 5—6-летние,
9— 14-летние и др. Все циклы, накладываясь друг на друга, создают сложный
интегральный ход изменения метеорологических элементов. В последние два-три
десятилетия на естественные климатические циклы все заметнее влияют
колебания, связанные с антропогенным воздействием.
При изучении многолетних изменений современного климата, чтобы исключить
случайные вариации, осредняют метеорологические дан­ные за промежуток
времени, чаще всего за десять лет. Ана­лиз таких "скользящих" значений для
температуры воздуха выполнен по ряду стран Се­верного полушария — Россия.
Канада. США (Аляска). Китай. — и он показал, что в большинстве
континентальных районов за период инструментальных метеорологических
наблюдений в целом действительно отмечается заметное повышение температуры
воздуха (до 2.4° С в Якут­ске за 1830-1495 гг.). Однако в районах,
примыкающих к северным морям, прирост температуры воздуха за все время
метеорологических измерений, несмотря на ее коле­бания в отдельные годы,
прак­тически отсутствует. Это дает основание полагать, что в Арктике и
некоторых смеж­ных регионах из-за близости морей и слабого техногенно­го
воздействия современные потепления-похолодания не выходят за пределы
естест­венной вековой цикличности климата.
Можно выделить два пери­ода с отчетливо выраженным повышением температуры
воздуха на севере: с конца XIX в. по 40-е годы XX в. (этот период называют
"потеплени­ем Арктики") и с середины 60-х годов до настоящего вре­мени.
Последнее потепление пока не достигает размеров первого. Более того, в начале
90-х годов на ряде арктичес­ких метеостанций наблюда­лось заметное
похолодание. Однако последующие годы оказались достаточно теплы­ми, что
явилось причиной со­хранения общей тенденции потепления климата в наши дни.
Среднегодовая температу­ра воздуха на севере России за 1965 — 1995 гг.
увеличилась на различных метеостанциях от 0.4 до 1.8°С. Тренд этих значе­ний
в указанные 30 лет со­ставляет 0.02—0.03°С/год в ус­ловиях Европейского
Севера. 0.03—0.07 — на севере Запад­ной Сибири и 0.01 — 0.08°С/год - в
Якутии. При этом потепление обусловлено главным образом повышени­ем зимней
температуры возду­ха. Продержится ли эта тен­денция или сменится другой? Этот
вопрос должен интере­совать нас особо — более 65% огромной территории России
занято вечной мерзлотой, ко­торая чутко реагирует на ма­лейшие изменения
климата и поэтому отнюдь не является вечной.
Эволюция мерзлоты и народное хозяйство
Скованные льдом горные породы встречаются на севе­ре Европейской России.
Ура­ла, севере Западной Сибири (примерно до широтного от­резка Оби), на
большей части Восточной Сибири. Забайка­лья и Дальнего Востока.
От­рицательные температуры проникают в землю до глуби­ны 1300—1500 м.
минималь­ные их среднегодовые значе­ния достигают -1б°С. Вечно - мерзлый
покров литосферы в плане выглядит так: вдоль верхнего (северного) края
России, он почти сплошной, с редкими дырами и прорезями в виде таликов под
крупными озерами и реками, мощность мерзлоты здесь максимальна, а температура
минимальна. К югу становится все больше таликовых прорех, толща мерзлоты
уменьшается, тем­пература ее повышается, и у нижнего, южного края облас­ти
вечной мерзлоты от сплошного покрова остаются одни лоскутки — острова мерзлых
пород мощностью в несколько метров или десят­ков метров с температурой,
близкой к нулю.
Северный край страны на­селен крайне скудно. На ог­ромных просторах арктичес­ких
холодных пустынь, тунд­ры, лесотундры, тайги и гор­ных степей, на равнинах,
пло­скогорьях и в горах на 1 км2 территории приходится ме­нее одного
человека. В Ямало-Ненецком национальном ок­руге этот показатель равен 0.6
чел./км2, в Корякии и на Чукотке — 0.1—0.2, а в Эвен­кии и на
Таймыре и вовсе 0.03—0.06 чел./км2.
Тем не менее хозяйствен­ное значение области вечной мерзлоты, или
криолитозоны, как ее называют мерзлотове­ды, трудно переоценить. Она, по
сути, стратегический тыл экономики России, ее топлив­но-энергетическая база и
ва­лютный цех. Это — более 30% разведанных запасов всей нефти страны, около
60% при­родного газа, неисчислимые залежи каменного угля и тор­фа, большая
часть гидроэнер­горесурсов, запасов цветных металлов, золота и алмазов,
огромные запасы древесины и пресной воды. Значительная часть природных
богатств уже вовлечена в хозяйственный оборот. Создана дорогостоя­щая и
уязвимая инфраструкту­ра: нефтегазопромысловые объекты, магистральные нефте-
и газопроводы протяженностью в тысячи километров, шахты и карьеры,
гидроэлект­ростанции, возведены города и поселки, построены автомо­бильные и
железные дороги, аэродромы и порты. На веч­ной мерзлоте стоят Магадан,
Анадырь, Якутск, Мирный, Но­рильск, Игарка, Надым, Ворку­та, даже в границах
Читы име­ются острова вечной мерзло­ты. В настоящее время хорошо разработаны
методы прогно­зирования последствий стро­ительства на вечной мерзлоте. Однако
труднопредсказуемые изменения климата меняют мерзлотные условия гораздо
сильнее.
Быстрое оттаивание мерз­лых пород может обернуться катастрофическими
последст­виями. Верхние горизонты вечномерзлых пород (мощно­стью от 2 до 50 м,
з иногда и более) содержат лед в виде мелких линзочек и жилок, а также
клиновидной (полиго­нальной в плане) решетки или пластовых залежей мощнос­тью
до 30—(0 м. На некото­рых участках северных рав­нин лед составляет до 90°ь
объема мерзлых пород. По оценкам Б.И.Втюрина. запасы подземных льдов
криолитозо­ны России составляют 19 тыс. км3, что дает право иногда
на­зывать вечную мерзлоту под­земным оледенением.
Оттаивание насыщенных льдом пород из-за потепления климата будет
сопровождать­ся просадками земной по­верхности и развитием опас­ных
мерзлотных геологичес­ких процессов — термокарста, термоэрозии, солифлюкции.
Начнется массовое разруше­ние зданий и инженерных со­оружений, построенных на
мерзлом грунтовом основа­нии. Такие последствия потеп­ления климата могут
стать ра­зорительными для экономики.
Ключ к прогнозу мерзлотно-климатических изменений
Мерзлотоведы в состоянии количественно оценить гряду­щие изменения вечной
мерз­лоты на любой срок, но толь­ко в том случае, если досто­верно известны
исходные климатические параметры. За­гвоздка в том, что долгосроч­ные
метеорологические про­гнозы далеки от совершенства, а их достоверность и
оправдываемость оставляют же­лать лучшего. В итоге на осно­ве разноречивых
прогнозов климата получаются различ­ные мерзлотные прогнозы.
Существуют сценарии зна­чительного и умеренного по­тепления климата в области
вечной мерзлоты в XXI в., име­ется даже вариант похолода­ния. Так, по
расчетам М.К.Гавриловой, к середине грядуще­го столетия среднегодовая
температура воздуха в Сибири и на Дальнем Востоке повы­сится на 4— 10° С,
вследствие чего вечная мерзлота будет оттаивать и со временем со­хранится
только в высоких го­рах и на равнинах севера Вос­точной Сибири и Дальнего
Востока. О.А.Анисимов и Ф.Э.Нельсон считают, что уве­личение глобальной
темпера­туры воздуха на 2° С приведет к полному оттаиванию мерз­лых пород на
15 — 20% терри­тории криолитозоны. Одна­ко, как мы уже отмечали,
мете­орологические данные за последние 10—15 лет показы­вают, что
экстремальные сце­нарии изменения климата не оправдываются, потепление идет,
но более скромными темпами.
Прогнозы умеренного по­тепления климата в значи­тельной мере основываются на
анализе современных трендов метеорологических характеристик и их продле­нии
на ближайшее будущее. Чем продолжительнее ряды и больше число пунктов
наблю­дений, тем больше увереннос­ти в правильности прогноза. Если тенденция
к потеплению сохранится в первой полови­не XXI в., можно ожидать по­вышения
среднегодовой тем­пературы воздуха к 2020 г. на 0.9— 1.5°С и к 2050 г. на 2.5
— З°С. Атмосферные осадки к этому времени возрастут на 5 и 10—15%
соответственно.
Продолжительность мете­орологических измерений в нашей стране превышает 180
лет. До недавнего времени сеть метеостанций в России, и в частности на ее
севере, была достаточно разветвлен­ной. Однако в 90-х годах она резко
сократилась, что неиз­бежно ведет к ухудшению до­стоверности климатических
прогнозов.
При обосновании сцена­риев умеренного потепления климата помимо данных
ме­теостанций используют ре­зультаты наблюдений на гео­криологических
(мерзлот­ных) стационарах, где кроме метеорологических элемен­тов измеряют
характеристи­ки теплового режима грун­тов, и в частности глубину сезонного
промерзания и протаивания. исследуют мерзлотные процессы. Такое сочетание
повышает досто­верность прогнозов, хотя в России, а тем более в зару­бежных
странах, продолжи­тельность наблюдений на по­добных стационарах — опор­ных
пунктах мониторинга криолитозоны — намного меньше, чем на метеостанци­ях, и
за редким исключением не превышает 25 — 30 лет. Стационарные
геокриологи­ческие наблюдения проводи­лись в наибольшем объеме на северо-
востоке Европы, севе­ре Западной Сибири, в Цент­ральной Якутии и на юге
Си­бири. К началу 90-х годов сеть наблюдений за состоя­нием криолитозоны
России насчитывала более 30 стаци­онаров постоянного дейст­вия. К сожалению,
в послед­ние годы и их число резко сократилось.
Анализ полученных на та­ких стационарах данных сви­детельствует о широко
рас­пространенной деградации верхних горизонтов криоли­тозоны (повышении
темпе­ратуры вечномерзлых пород, уменьшении их площади, возрастании глубины
сезон­ного протаивания) за послед­ние 15 — 25 лет. При этом по­вышение
температуры мерз­лоты может быть вызвано как потеплением климата, так и
возрастанием снегоотложений.
В качестве наглядного примера происходящих тер­мических изменений в
криолитозоне воспользуемся дан­ными наблюдений стациона­ра Марре-Сале
(Западный Ямал), расположенного на участке одноименной метео­станции. Здесь
почти на всех экспериментальных площад­ках температура мерзлых по­род на
глубине 10 м за 19~9— 1998 гг. повысилась на 0.1 — ГС. Только в полосе
поверх­ностного стока воды темпе­ратура пород за это время практически не
изменилась. Геотермические исследова­ния в Сибири показали, что современное
потепление по­род достигает глубин в десят­ки метров. Прогнозируемые нами
региональные повыше­ния температуры поверхнос­ти пород не превысят здесь
1.4°С к 2020 (2025) и 2.3°С к 2050 г. (см. таблицу в Приложении 8).
По наблюдениям на том же стационаре, глубина се­зонного протаивания в це­лом
слабо возрастала за 1978—1998 гг., несмотря на ее большие междугодовые
ва­риации. К 2020 г. она увели­чится на Севере всего на 15 — 20 см в песках,
а в супесях, глинах и торфах еще меньше.
Вечная мерзлота в 2025 и 2050 годах
Если оправдаются приве­денные выше прогнозные оценки умеренного (а тем бо­лее
резкого) потепления кли­мата в северных районах, то к середине нового
столетия об­лик вечной мерзлоты в России существенно изменится.
Сопоставление современ­ных характеристик вечной мерзлоты с прогнозными
про­водилось путем составления последовательного ряда мел­комасштабных карт
криолито­зоны. Помимо сугубо мерзлот­ных характеристик(распрост­ранения
вечномерзлых пород, их мощности, температуры, льдистости, глубины сезонно­го
протаивания) для оценки возможных изменений вечной мерзлоты приходится
учиты­вать состав горных пород, а также рельеф и весь комплекс ландшафтных
условий.
Эта работа была начата во ВНИИ гидрогеологии и инже­нерной геологии и
продолже­на в Институте криосферы Земли СО РАН под руководст­вом
Е.С.Мельникова. На осно­ве ландшафтной карты России была составлена карта
крио­генных геологических про­цессов", преобразованная в прогнозную. С
использовани­ем последней построена кар­тографическая схема измене­ний вечной
мерзлоты.
На схеме, приведенной в статье, показаны четыре зоны. Первую образуют
террито­рии, не входящие в состав со­временной области вечной мерзлоты. Здесь
имеет место только ежегодное локальное или повсеместное сезонное промерзание
почв до глубин не более 4 — 5 м. К середине XXI в. глубина и площади
рас­пространения сезонного про­мерзания сократятся.
Три остальные зоны охва­тывают современную область вечной мерзлоты и
отличают­ся друг от друга разной степе­нью и сроками начала повсе­местного
глубокого оттаива­ния вечномерзлых пород сверху. За его начало принят момент,
когда слой грунтов, оттаявший за лето, следующей зимой промерзает не
полно­стью и кровля многолетне-мерзлых пород начинает про­грессивно
понижаться. Вре­менной интервал, за который такие породы оттают полно­стью,
зависит не только от по­тепления климата, но и от со­става и льдистости
пород, их температуры и мощности, от притока тепла снизу — из глу­бин Земли.
Это таяние может длиться годами, десятилетия­ми, сотнями и тысячами лет.
Вторая с юга зона — это территории, на которых веч­ная мерзлота к 2020 г.
будет повсеместно оттаивать. Она сформируется только в преде­лах Западно-
Сибирской низ­менности. В настоящее время здесь встречаются только ред­кие
острова — линзы вечно-мерзлых пород с температу­рой выше -0.5°С.
приурочен­ные к торфяникам. После их оттаивания южная граница мерзлоты
отступит к северу на 300 км и более, таяние вспу­ченных льдом торфяников
бу­дет сопровождаться интен­сивными просадками поверх­ности, но серьезных
измене­ний в природную обстановку и деятельность человека это не внесет:
вечномерзлые тор­фяники встречаются редко и в хозяйственное освоение
практически не вовлечены.
Третья зона объединяет две подзоны, границы между ко­торыми весьма прихотливы
и на нашей схеме не показаны. В первую (с юга) входят тер­ритории, где
вечномерзлые породы начнут таять повсеме­стно только к 2050 г. Здесь в
настоящее время встречаются острова и небольшие массивы вечномерзлых пород,
разви­тые в самых неудобных для человека урочищах — в тор­фяниках, на сильно
замшелых участках тайги, в затененных узких и глубоких долинах, на горных
склонах северной экс­позиции. Температура этих пород не ниже -1°С. Ширина
подзоны на севере европей­ской части России достигает 50—100 км. в Западной
Сиби­ри — 100 — 250 км. а на юге Среднесибирского плоского­рья — даже 600 км.
В горах со­кращение площадей, занятых вечномерзлыми породами, бу­дет
минимальным: к 2050 г. повсеместно таять они будут только на Енисейском кряже
и в небольшой части гор Юж­ной Сибири и Юго-Восточно­го Забайкалья.
Во вторую подзону включе­ны территории, где к 2050 г. глубокое оттаивание
вечномерзлых пород будет проис­ходить не везде. Современная температура
вечномерзлых пород здесь меняется в основ­ном в пределах от -1 до -5°С. Это
преимущественно пески и скальные породы. Ширина подзоны локального
оттаива­ния вечномерзлых пород на севере европейской части России достигнет
30—100 км. на севере Западной Сибири — 40—200 км, в Восточной Си­бири — 240 —
820 км. Подзона включает в себя также часть низких гор Южной Сибири.
Забайкалья, юга Дальнего Вос­тока и Камчатки до 60—62°с.ш. В четвертую зону
относи­тельно стабильных вечномерзлых пород входит север­ная часть
криолитозоны с са­мыми низкими температура­ми пород — от -3 до -1б°С.
Мощность их измеряется сот­нями метров. При прогнозных масштабах потепления
клима­та глубокое протаивание веч­номерзлых пород на этой тер­ритории
исключается. Незна­чительно увеличится лишь площадь таликов.
Таким образом, к середине XXI в. (всего за 50 лет) темпе­ратура поверхности
грунтов в пределах криолитозоны Рос­сии может повыситься на 0.9— 2.3° С, а
глубина сезонного протаивания — на 15-33%. Из-за этого южная граница мерзлоты
на равнинах и плос­когорьях отступит к северу и северо-востоку на 50—600 км.
Если к зоне и подзоне повсе­местного оттаивания вечно-мерзлых пород добавить
под­зону локального их таяния, то в целом мы получим полосу деградации вечной
мерзлоты, ширина которой на севере ев­ропейской части России до­стигает
50—200 км. в Западной Сибири — 800 км и в Восточ­ной Сибири — 1500 км.
Силь­но сократятся, но полностью не исчезнут острова и масси­вы вечномерзлых
пород в го­рах Забайкалья, на юге Дальне­го Востока и на Камчатке.
Ожидаемое к середине XXI в. потепление климата и криолитозоны сопоставимо с
потеплением в период голо-ценового климатического оп­тимума 8—4.6 тыс. лет
назад. На территориях, где вечная мерзлота сохранялась, возрас­тала глубина
сезонного про­таивания. Анализ строения верхнего горизонта вечно-мерзлых
пород позволяет ус­тановить глубину сезонного протаивания в то время. В
арк­тических и высокогорных районах она оказалась на 20 — 40% больше
современной, т.е. сопоставимой с прогнозируе­мой величиной прироста мощности
сезон неталого слоя к 2050 г. Такое совпаде­ние лишний раз подтверждает
реальность предложенного сценария.
Негативные последствия потепления климата, видимо, будут усугубляться
одновре­менным увеличением количе­ства осадков. Хотя тенденции изменения
прослеживаются с трудом, отмечено, что за по­следнее тысячелетие в перио­ды
потепления пути движения циклонов с запада на восток смещались к северу, что
вызы­вало увеличение осадков в вы­соких широтах и уменьшение их в низких'.
Многочисленные палеогеографические иссле­дования также показывают, что в
течение плейстоцена и голоцена потепления в высо­ких широтах сопровождались
увеличением влажности кли­мата. Можно предположить, что на большей части
криоли­тозоны России ожидаемое по­тепление XXI в. будет также сопровождаться
увеличением количества осадков. Это общее предположение подтверждается
результатами анализа со­временных трендов метеоро­логических характеристик,
которые свидетельствуют о 10-15-процентном увеличе­нии атмосферных осадков к
2050 г.
Зимние осадки будут спо­собствовать повышению тем­пературы вечномерзлых
по­род, а летние — приводить к их разрушению из-за усиле­ния термокарста,
термоэрозии, термоабразии, а также со-лифлюкционно-оползневых процессов.
Наиболее ярко они проявятся на аккумулятивных равнинах, сложенных
высо­кольдистыми породами, т.е. там, где вечномерзлые толщи из-за своих
низких темпера­тур и большой мощности ос­танутся в целом стабильными. При
разрушении верхнего льдистого горизонта поверх­ность деформируется
сущест­венно и, если своевременно не будут приняты защитные меры, нависнет
угроза над ин­женерными сооружениями.
Итак, последствия потепле­ния климата будут отмечаться на большей части
территории криолитозоны России. К тому же возрастет антропогенное воздействие
на мерзлоту. В ре­зультате усилится влагооборот грунтовых вод, сместятся
границы ландшафтных зон, нарушится устойчивость поверхности, могут произойти
массовые аварии на геотехни­ческих комплексах. Необхо­дима система защитных
меро­приятий, учитывающая клима­тические изменения и мас­штабы деградации
криолито­зоны. Еще в 80-х годах нача­лись интенсивные разработки системы
строительно-профи­лактических методов и инже­нерных мер, чтобы защитить
геотехнические системы Се­вера от разрушения.
Традиционные способы обеспечения надежности строительства за счет усиле­ния
конструкций фундамен­тов и увеличения их заглубле­ния в значительной мере
себя исчерпали, особенно на высо­котемпературных льдистых пластичных грунтах.
При по­теплении окажутся недоста­точно эффективными и слиш­ком дорогостоящими
венти­лируемые подполья.
Обеспечить устойчивость сооружений в условиях дегра­дации криолитозоны можно,
искусственно охлаждая грун­товое основание, предвари­тельно глубоко оттаивая
мерз­лые грунты, используя прин­ципиально новые конструк­ции фундаментов.
Назрела необходимость в разработке научных основ и практических способов,
что­бы целенаправленно регули­ровать и контролировать мерзлотный режим
грунтовых оснований. Нуждаются в пере­смотре нормативы для проек­тирования
фундаментов но­вых капитальных зданий и со­оружений, необходимы поис­ки новых
подходов к обеспе­чению их устойчивости.
             3. Естественные растительные формации в XXI веке             
Распределение крупных зональных типов растительности (тундра, тайга, степи,
пустыни и др.) обусловлено в основном климатическими факторами – температура,
атмосферные осадки, испарение и пр. Причем во многих районах земного шара
изменения климатических параметров будут иметь региональный характер: в одних
– увеличение осадков, в других – дефицит влажности. Леса умеренных широт,
особенно бореальные (тайга), более чувствительны к изменениям температуры, а
лесные формации тропических и субтропических зон – к изменениям количества
атмосферных осадков.
При глобальном потеплении климата будет отмечаться увеличение испарения  с
поверхности вод океана и связанное с ним возрастание увлажненности климата. В
результате совместного действия этих двух факторов возможно ожидать
значительное увеличение речного стока, примерно на 10 %, особенно в Европе и
Африке. В нашей стране увеличение количества осадков возможно в аридных
областях (Калмыкия, Нижнее Поволжье). В то же время из-за возрастания
величины испарения будет происходить опустынивание в аридных зонах
Средиземноморья.
Повышение концентрации диоксида углерода (СО2) в атмосфере может
увеличить интенсивность процесса фотосинтеза и, значит, будет способствовать
увеличению продуктивности как естественных лесных формаций (австралийские
дождевые и эв­калиптовые леса), так и культурных расте­ний. Например, в Китае
прямые эффекты увеличения СО2 в атмосфере приведут к возрастанию
продуктивности муссонных лесов на 9,5-14%. Подсчитано, что при удвоении
концентрации СО2 ожидается значительное повышение продуктивности С
3-растений (более 90% наземной флоры), у которых фотосинтетический аппарат
без адаптации готов к повышению содержания диоксида углерода. Несколько меньшее
влияние окажет этот процесс на С4-расте-ния (маревые, злаковые,
сложноцветные, крестоцветные и др.), но у них будут фик­сироваться
морфологические изменения: увеличение роста, листовой поверхности и др.
Глобальное потепление климата к середине XXI в. может привести к смещению
границ растительных зон (тундра, леса умеренного пояса, степи и др.)
потенциально на сотни километров. Так, в северных районах Евразии границы
растительных зон передвинутся на север на 500-600 км, а зона тундры
значительно сократится в своих размерах. По данным ЮНЕП, прогноз изменения
климата появится в ускоренном снижении площадей тропического леса и саванн в
Африке.
Сотрудниками Всероссийского научно-исследовательского Института
сельскохо­зяйственной метеорологии на основе ими­тационного моделирования
получены но­вейшие данные о влиянии глобального потепления на изменение
физико-геогра­фической зональности территории Рос­сии. При расчетах моделей
климата учитывались метеорологические параметры (температура июля, января,
количество осадков, сумма температур более 10° С и т.п.). Получены
количественные показате­ли изменения площади основных типов растительности к
моменту удвоения концентрации парниковых газов (середина XXI в.) по сценарию
лаборатории геофизической гидродинамики (США, 1994).
Как видно из таблицы в Приложении 5, при глобальном потеплении климата при
повышении тем­пературы на 3-4°С природная зональность территории России
претерпит существен­ные изменения. Так, на европейской части страны практически
исчезнет тундра, со­хранившись узкой полосой на арктическом побережье Сибири.
Зона хвойных ле­сов (тайга) сместится к северу по площа­ди. Зона
широколиственных. лесов, зани­мающая сейчас сравнительно небольшую площадь на
западе страны и на Дальнем Востоке, увеличится по площади на 3,7 млн. км2
, продвинувшись на север и во­сток, образуя единую широтную зону. Степная и
лесостепная зоны также расши­рятся на 2,2 млн. км2. Однако на
Северном Кавказе зона степей, очевидно, сменится ксерофитной субтропической
раститель­ностью. Сухие степи Калмыкии и Астра­ханской области, вероятно,
сменятся на­стоящими пустынями, площади которых составят около 190 тыс. км
2.
                 4. Агроэкосистемы и культурные растения.                 
Это неустойчивые, искусственно созданные и регулярно поддерживаемые человеком
экосистемы с целью производ­ства сельскохозяйственной продукции — поля,
пастбища, сады, виноградники и пр. По сравнению с естественными биоцено­зами
агроэкосистемы обладают слабо выраженными механизмами саморегуляции. Для
сохранения продуктивности агроценозов и тем более для ее повышения
необ­ходимо вносить все в больших дозах ми­неральные и органические
удобрения. Так, к 2025 г. потребление удобрений в мире может увеличиться от
80 до 120 млн. т. азота, однако если не произойдут измене­ния в технологии,
то в результате исполь­зования азотных удобрений выброс пар­никового газа —
закиси азота — увеличит­ся примерно на 50%.
Приведенные данные по изменению природной зональности России в целом
благоприятны для развития сельского хо­зяйства. Это следует из того, что
макси­мальное приращение при потеплении кли­мата получает зона широколиственных
лесов, которая ассоциируется с регионом устойчивого и высокопродуктивного
зем­леделия, а также зона степи и лесостепи, где возможно эффективное зерновое
хо­зяйство. Ожидается значительное увеличе­ние площади земель (на 4,7 млн. км
2, т.е. в 1,5 раза более современной), потенциаль­но пригодных для
земледелия. Расчеты показывают, что при глобальном потепле­нии ожидается рост
биоклиматического потенциала (степень тепло- и влагообеспеченности
агроэкосистем) территории России в среднем на 30%.
В ряде стран (США. Великобритания, Швеция, Австрия и др.) проведены
экспе­рименты по изучению ряда культурных растений в условиях повышенных
концентраций CO2 от 330 до 660 млн-1 . Установлено, что
при удвоении концентрации у многих растений уменьшается величина транспирации,
увеличивается листовая поверхность (у сорго — на 29%, кукурузы — 40%),
возрастает биомасса (у молодых ра­стении — до 40%), а самое главное —
уве­личивается урожайность сельскохозяй­ственных культур. Так, урожайность
хлоп­ка возрастает на 124%, помидоров, бакла­жан — на 40%, пшеницы, риса,
подсолнеч­ника — на 20%, фасоли, гороха и сои — на 43% и др. Значит, в целом
парниковый эффект будет иметь положительный мо­мент для развитая сельского
хозяйства, что поможет в будущем обеспечить возраста­ющее население планеты
необходимыми пищевыми ресурсами,
     5. Перспективы развития теплоэнергетики, лесного хозяйства, здравоохранения в
                         условиях потепления климата                         
Одним из существен­ных последствий ожидаемого глобально­го потепления может
стать экономия топ­ливно-энергетических ресурсов. По расче­там, на начало XXI
в. при потеплении кли­мата отопительный сезон может сокра­титься на 1-2
месяца в северных и на 10-15 дней в центральных и южных районах России. При
этом затраты тепла на отопле­ние уменьшатся соответственно на 15-20% и на
10%. Аналогичные данные получены по Западной Европе и Канаде.
В лесном хозяйстве на фоне улучшения условий произрастания лесных формаций
могут возникнуть благоприятные экологи­ческие параметры для роста и
размноже­ния различных насекомых-вредителей, что приведет к возникновению
значительных очагов болезней леса. Поэтому уже сейчас принимаемые мероприятия
по борьбе с обезлесиванием, по увеличению темпов лесовозобновления (с
ежегодным прирос­том до 12 млн. га), по улучшению исполь­зования древесины —
все это создаст оп­тимальные условия для развития лесного хозяйства в XXI в.
При глобальном потеплении негатив­ные изменения качества воды и
водообеспеченности в прибрежных районах океа­на могут оказать неблагоприятное
воздей­ствие на здоровье человека. Значительное повышение температуры воздуха
до 2-3°С. возможно, приведет к повышенной смерт­ности населения различных
регионов зем­ного шара. По данным ВОЗ; во многих странах в результате
глобального потепле­ния могут вновь возникать или увеличи­ваться случаи таких
болезней, как малярия,  лимфатический филярии, шистозоматоз, онхоцеркоз
(речная слепота), тропическая лихорадка, австралийский энцефалит и др.
Поэтому такие международные организации, как ЮНЕП, ВОЗ, ВМО, ЮНЕСКО,
осу­ществляют программу мониторинга по предупреждению и уменьшению
экологи­ческих и социально-экономических по­следствий глобального потепления
клима­та нашей планеты.
                               Приложение 5                               
Таблица Площади основных типов растительного покрова территории России при
глобальном потеплении и динамика их изменения
     
Основные типы растительного покроваПлощади растительных зон (тыс. км-)
Современный климатПри глобальном потепленииВеличина изменения площади зон
Тундра53551584-3771
Тайга88986384-2514
Лиственный лес134350873744
Субтропический лес-4545
Степь, лесостепь123234872255
Горная степь650206-444
Сухая степь27519-256
Ксерофитная субтропическая растительность-750750
Пустыня-190190
Приложение 6 Возможные изменения берегов Причерноморья и Азовского моря в условиях ожидаемого подъема уровня Мирового океана Приложение 7 Временный ход среднегодовой (I), среднелетний (II) и среднезимней (III) температуры воздуха в Салехарде (север Западной Сибири). Приведены усредненные по 10-летним интервалам отклонения температуры от среднего значения за весь период наблюдений (ноль на вертикальной шкале) Приложение 8 Вариации среднегодовой температуры вечномерзлых грунтов на глубине 10 м на стационаре Маре-Сале (Западный Ямал) за 1979-1998 гг. Экспериментальные площадки: 9-западный склон, 32 – полигональная тундра, 34 – полоса стока, 36 – днище спущенного озера Вариации глубины максимального сезонного протаивания грунтов на стационаре Маре-Сале за 1978-1998гг. Эксперементальные площадки: I – полигональная тундра, II – песчаный раздув на участке полигональной тундры. Приложение 9 Ожидаемая эволюция криолитозоны в России при умеренном прогнозе потепления климата к 2020 и 2050 гг.