Изменение климата Земли ( «Глобальное потепление» ,

Изменение климата Земли ( «Глобальное потепление» , «парниковый эффект» )

Спектры солнечной радиации «до» и «после» атмосферы

Парниковый эффект Земля отражает в космос 35% и поглощает 65% энергии, поступившей от Солнца. Т. е. , для поддержания постоянной температуры и сохранения теплового баланса, Земля должна обратно отдать космосу 65% энергии. В атмосфере есть газы, которые прозрачны для видимых лучей, но поглощают инфракрасное (тепловое) излучение земной поверхности. Благодаря их накоплению в атмосфере происходит повышение средней температуры – явление «парникового эффекта» , а газы – «парниковые» . Главные парниковые газы: водяной пар, углекислый газ, озон, метан, окислы азота и фреоны (хлорфторуглероды).

Естественный парниковый эффект В 1827 году французский физик Жозеф Фурье предположил, что атмосфера земли выполняет функцию стекла в теплице: воздух пропускает солнечное тепло, не давая ему при этом испариться обратно в космос. Средняя температура поверхности Земли +14˚С, а в отсутствие парникового эффекта она была бы -18˚С, т. е. примерно на 30 градусов холоднее, чем сейчас.

Глобальный круговорот углерода, млрд. т. , млрд. т. /год Атмосфера Техногенез 7 -8 CO 2 – 700 Вулканизм 0, 014 60 40 60 40 Биосфера 40 Гидросфера биомасса – 600 40 CO 2 – 100 биогенное вещество HCO 3 – 4*104 (гумус и пр. ) – 3000 Литосфера Уголь, нефть, сланцы – 3*104 Осадочные карбонаты – 4*107

Углекислый газ До наступления индустриальной эры потоки углерода между атмосферой, материками и океанами были сбалансированы В индустриальную эру содержание СО 2 постоянно растет.

ИСТОЧНИКИ И СТОКИ СО 2 ИСТОЧНИКИ СО 2 СТОКИ СО 2 Потребление ископаемого Поглощение в процессе топлива фотосинтеза: • угля • тропические леса • нефти • газа • внетропические леса Вырубка и выжигание • болота лесов Растворение в океанах Распашка целинных земель • гидрокарбонатная система Общая интенсификация • ассимилирующая земледелия более способность быстрое извлечение фитопланктона углерода из гумуса почв

Углекислый газ Антропогенное усиление парникового эффекта на 60% происходит за счет выбросов углекислого газа (СО 2). За последние 200 лет содержание СО 2 в атмосфере увеличилось с 0, 029% до 0, 038% (почти на 1/3). Примерно половина антропогенных выбросов СО 2 (сжигание угля, нефти и газа), поглощается океанами и растительностью, концентрация СО 2 в атмосфере продолжает подниматься быстрее, чем на 10% каждые 20 лет.

С 1860 по 1981 гг. : В биосферу поступило около 236*109 т антропогенного углерода: • Сжигание топлива – 168 * 109 т С • Из-за изменения растительности и нарушения почвенного покрова – 68 * 109 т С Прирост СО 2 в атмосфере составил 127 * 109 т С (54% от антропогенной эмиссии). 109 * 109 т С «лишнего» углерода было выведено из атмосферы: • ~60% - переход в Мировой океан • ~40% - фотосинтез

История наблюдений за концентрацией СО 2 В начале 1870 -х гг. были получены результаты, согласно которым концентрации СО 2 были на уровне 290 млн-1. Регулярные спектроскопические наблюдения (определяется ослабление излучения в столбе атмосферы в ИК- области спектра) были начаты в 1958 г. в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайских островах.

История наблюдений за концентрацией СО 2 Сейчас спектроскопические наблюдения проводят на 12 станциях фонового мониторинга и более чем на двух десятках станций регионального мониторинга в разных частях планеты. Эпизодические измерения производятся с 1960 -х гг. также в верхней тропосфере и нижней стратосфере. Результаты регулярных наблюдений показали непрерывное увеличение средних концентраций СО 2

История наблюдений за концентрацией СО 2 Сезонный ход: в Северном полушарии на всех уровнях тропосферы максимум приходится на раннюю весну, а минимум - на конец лета, в Южном полушарии – в противофазе. в 1975 -1980 гг. в Северном полушарии амплитуда годового хода концентраций СО 2 составляла 13, 2 млн-1 (3, 9 -4, 2% от среднего) в 1958 -1969 гг. содержание СО 2 в среднем увеличивалось на 0, 2% в год (некоторое снижение темпа прироста пришлось на 1961 - 1967 гг. ) в 1969 -1980 гг. – примерно на 0, 4% в 1980 -1991 гг. – примерно на 0, 5%

Результаты наблюдений за концентрациями СО 2 в обсерватории на Мауна-Лоа ( «гавайская пила» )

Рост количества парниковых газов (5 газов, «ответственных» за 97% парникового эффекта)

Метан На долю метана (СН 4) приходится 15 -20% нынешнего усиления парникового эффекта. Основным источником "нового" метана является сельское хозяйство, главным образом, заливные рисовые поля и возрастающие стада крупнорогатого скота. Свой "вклад" вносят и выбросы со свалок мусора, утечки при добыче угля и природного газа. CH 4+2 O 2=CO 2+2 H 2 O

Остальные газы На долю закиси азота (NO 2), хлорфторуглеродов (ХФУ) и озона (О 3) приходятся оставшиеся 20% усиления парникового эффекта. Концентрация окислов азота выросла на 15% , в основном, за счет более интенсивного ведения сельского хозяйства. Содержание ХФУ быстро увеличивалось до начала 90 -х годов нашего столетия, однако затем в результате жесткого контроля над их выбросами, уровень концентрации ХФУ стабилизировался. Озон - это еще один естественный парниковый газ, уровень концентрации которого в нижних слоях атмосферы в некоторых регионах поднимается в результате загрязнения воздуха, даже несмотря на уменьшение его содержания в стратосфере.

Водяной пар (Н 2 О) вносит самый крупный «вклад» в естественный парниковый эффект. Н 2 О в атмосфере непосредственно не связан с человеческой деятельностью. НО даже при небольшом глобальном потеплении произойдет повышение концентрации водяных паров в атмосфере, что еще больше усилит парниковый эффект.

Глобальные климатические изменения Запоследние сто лет среднегодовая глобальная температура поднялась на 0, 3 -0, 6˚С.

Результаты антропогенного «парникового эффекта» Температуры в отдельных регионах начинают колебаться гораздо значительнее, чем среднее потепление Увеличение частоты катастрофических климатических явлений: засух, наводнений, тайфунов, ливней, пожаров и пр. Сокращение мировых запасов пресной воды Таяние вечной мерзлоты Дестабилизация покровного оледенения Антарктиды и Гренландии, таяние горных ледников и, как следствие - повышение уровня океана Изменение жизненных циклов растений и животных (сроков цветения, маршрутов миграций птиц и пр. ), • угроза размножению животных, выкармливающих на льдинах. Продвижение к северу ареалов растений и животных, в том числе болезнетворных и паразитов

2010 год в РФ

Выдержки из «Стратегического прогноза изменений климата РФ до 2010 -2015 гг. » (Росгидромет, 2005) • Rosgidromet (RF) has confirmed that the trends of climate change are taking place on the Russian territory. • For example, 2010 year extremely cold winter (8 th place during observation history) warmest summer (since 1936) extremely hot autumn (5 th place during observation history)

Составной температурный индекс «здравого смысла» (5 -летние средние), Нью-Йорк, Сентрал Парк

Ураган «Катрина» 23 – 31 августа 2005 Пострадавшие территории: Багамские острова, Флорида, Куба, Луизиана, Миссисипи, Алабама, восточное побережье США.

Ураган «Катрина» Скоростьветра во время урагана достигала до 280 км/ч. Затопило многие города юго- восточного побережья США, в Новом Орлеане затопило 80% территории города.

Ураган «Катрина» Официально подтверждённое число жертв 1383 человека, возможно, реальное их количество – несколько тысяч. Самый разрушительный за всю историю ураган (материальный ущерб оценивается примерно в 75 миллиардов долларов США)

Шельфовый ледник Фильхнера, Антарктида, 1973 г. Площадь 430 тыс. кв. км

Шельфовый ледник Фильхнера, Антарктида, 1986 г. Ледник дестабилизирован. Гигантский айсберг А 24 – 90 х40 км. В дальнейшем освободился и поплыл в Атлантику

Минимальный (летний) объем льда в Арктике, 1979 г.

Сокращение составило более 20%, 2005 г. Лед ушел из проливов и заливов Канадского арктического архипелага, к северу от Восточной Сибири

Отступление ледника Алетш в швейцарских Альпах, 1979 г. 1991 г. 2002 г.

Отступление ледника Алетш в швейцарских Альпах 1979 г. 1991 г. 2002 г.

По данным Journal of Climate, 2009 г. (Американское метеорологическое общество) Было проанализировано течение более 900 рек за 1948 -2004 гг. Число рек, сток которых уменьшился в 2, 5 раза, превышает число рек, уровень воды в которых повысился. Сократился сток Хуанхэ, Ганга, Нигера и Колорадо, играющих большую роль в густонаселенных районах. В некоторых крупных реках (Брахмапутра, Янцзы), поток воды увеличился, что может быть связано с таянием ледников в Гималаях. Это может привести к их обмелению, когда ледники исчезнут.

По данным Journal of Climate, 2009 г. (Американское метеорологическое общество) За 56 лет объем попадающей в Атлантический океан пресной воды снизился на 6% или на 526 км 3/год (= годовому стоку Миссисипи). Больше воды стало только в Арктике, что объясняется ростом таяния снега и льда. Падение объема стока вызвано человеком: • строительством дамб, • использованием воды в сельском хозяйстве, • но есть и влияние изменения климата

Виды, находящиеся под угрозой в результате глобального потепления (по данным WWF)

Белый медведь Присовременном темпе роста глобальной температуры на Земле к середине XXI века 42% летнего льда будет потеряно, и через 75 лет белый медведь может исчезнуть как вид.

Бенгальский тигр Тигры обитают в расположенном на границе между Бангладеш и Индией массиве мангровых лесов Сандарбан. Из-за ежегодного подъема уровня моря на 4 миллиметра в течение 50 лет около 70% местообитания тигров может быть потеряно.

Высокие температуры воды нарушают процессы Кораллы симбиоза кораллов с водорослями, в результате кораллы обесцвечиваются и гибнут. Причинами этого может быть как температурный стресс самих водорослей, так и нарушения в кораллах «механизма распознавания» симбионтов. В 1998 г. из-за обесцвечивания кораллов погибло 16% мировых запасов коралловых рифов. Более 80% кораллов через несколько десятков лет может исчезнуть.

Кенгуру Изменение климата в Австралии из-за сокращения осадков и увеличения температуры ставит на грань вымирания многие виды австралийских животных, в том числе кенгуру валлаби, а также коаловые, древесные и другие виды австралийских кенгуру.

Киты Китам в Арктике(в т. ч. популяции нарвалов и белух) угрожает сокращение площади льдов.

Пингвины Численность четырех популяций пингвинов сильно уменьшилась за последние годы. Повышение температуры приводит к таянию антарктических льдов и истощению водных биоресурсов, от которых зависит выживание пингвинов. Некоторые колонии императорского пингвина сократились в два раза за последние 50 лет, а на северо- западном побережье Антарктики пингвинов Адели за последние 25 лет стало меньше на 65%.

Морские черепахи Температура гнезда определяет пол детенышей морской черепахи: в холоде производится мужское потомство, тепло способствует появлению женского. Потепление мест гнездования уменьшает количество мужского потомства, серьезно угрожая жизнеспособности популяций черепах.

Орангутанг На двух островах Индонезии, где живут орангутанги, глобальное изменение климата приведет к росту количества осадков в сезон дождей и пожаров в сухой период. Из-за медлительности многие орангутанги погибают в пожарах. За последние десять лет численность орангутангов сократилась на 30 -50%, в дальнейшем единственный вид этой обезьяны в Азии может исчезнуть в течение нескольких десятилетий.

Слон Местаобитания слонов будут также сокращаться из-за более сухого и менее предсказуемого климата в Африке южнее Сахары.

Альбатросы Шесть из семи видов австралийского альбатроса наиболее уязвимы из-за того, что привязаны к одному месту гнездования. Также они зависят от температуры воды: теплая вода менее богата едой, и из-за недостатка пищи многие птицы погибают.

Потепление на 2 -2, 5ºС Если средняя температура вырастет на 2ºС, то изменение температуры в большинстве районов мира не превысит 3 -4, а в Арктике 4 -6ºС, а число сильных негативных явлений увеличится ~ в 3 раза. Ущерб от изменения климата на 2, 5ºС (~2050 год) ≈1, 5 -2% мирового ВВП или $500 млрд. Изменение глобальной температуры на 3ºС уже опасно Чтобы достичь таких концентраций, надо снизить выбросы развитых стран: • к 2020 г на 15 -30% ниже уровня 1990 г. • к 2050 г. на 75 -90% ниже уровня 1990 г. (то есть построить экономику почти без выбросов СО 2)

Какие могут быть меры? ГЛОБАЛЬНОЕ ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ = 2˚С. ПОТЕПЛЕНИЕ = 3˚С. СО 2 = 450 -500 РРМ СО 2 = 550 РРМ Чтобы достичь таких концентраций, надо концентраций, надо снизить выбросы уменьшить выбросы на развитых стран: 22 млрд. т СО 2/г к 2050 • к 2020 г на 15 -30% ниже году уровня 1990 г. сейчас около 25 млрд. т • к 2050 г. на 75 -90% ниже СО 2/год, и в случае уровня 1990 г. (то есть бездействия к 2050 г. построить экономику почти без выбросов СО 2) будет в 3 раза больше, чем сейчас

Для снижения на 25 млрд. СО 2/г. в 2054 г. , нужно Перевести на газ угольные электростанции общей мощностью 1400 ГВт (сейчас общая выработка электроэнергии 17 ТВт-час в год (1600 ГВт мощности)) В 70 раз увеличить выработку электроэнергии на ветровых станциях 2 миллиарда автомашин перевести на водород Организовать улавливание и захоронение выбросов СО 2 от электростанций общей мощностью 800 ГВт. В 10 раз увеличить выработку электроэнергии на атомных станциях В 2 раза увеличить объемы лесовосстановления Прекратить сведение тропических лесов После 2030 г. основные действия должны быть в развивающихся странах.

Выбросы СО 2 на ед. ВВП в 2002 г. (в пересчете на покупательную способность) т СО 2/тыс. USD 95’ Казахстан Россия Украина США КНР Канада Весь мир Великобр. Герм. Япония Австрия Норвегия данные Мирового энергетического агентства, 2004

Выдержки из «Стратегического прогноза изменений климата РФ до 2010 -2015 гг. » (Росгидромет, 2005) • В настоящее время климат на территории России существенно меняется и тенденции этих изменений в ближайшие 5 -10 лет сохранятся. • Эти изменения характеризуются значительным ростом температуры холодных сезонов года, возрастанием повторяемости засух, изменением годового стока рек, изменением условий ледовитости в бассейне Северного Ледовитого океана и пр.

Выдержки из «Стратегического прогноза изменений климата РФ до 2010 -2015 гг. » (Росгидромет, 2005) • По данным Росгидромета за 1990 -2000 гг. среднегодовая температура приземного воздуха возросла в России на 0, 4˚С, тогда как за все предыдущее столетие прирост составил 1, 0 ˚С. • Эта тенденция сохранится и приведет к росту к 2010 -2015 гг. , по сравнению с 2000 г. среднегодовой температуры приземного воздуха на 0, 6± 0, 2˚С: Зимой +1 ˚С. Летом слабее.

Выдержки из «Стратегического прогноза изменений климата РФ до 2010 -2015 гг. » (Росгидромет, 2005) • Будет расти среднегодовое количество осадков. , в основном в холодный период. В среднем на 4 -5% На севере Восточной Сибири на 7 -9% больше • Изменится накопленная масса снега. • Изменится сток рек: В Центральном, Приволжском федеральных округах, на юго-западе Северо-Западного ФО – увеличение стока на 60 -90% зимой, на 20 -50% летом. В остальных округах сток вырастет на 5 -40%. В Центральном Черноземье и Южной Сибири сток уменьшится на 10 -20%.

Выдержки из «Стратегического прогноза изменений климата РФ до 2010 -2015 гг. » (Росгидромет, 2005) По оценкам ВМО, Всемирного банка реконструкции и развития, наблюдается устойчивая тенденция увеличения материальных потерь и уязвимости общества из-за усиливающихся опасных природных явлений. 50% ущерба приносят опасные гидрометеорологические явления. На территории РФ ежегодный ущерб от опасных гидрометеорологических явлений составляет 30 -60 млрд. руб. (WBRD).

Опасные гидрометеорологические явления, 1991 -2005 гг.

Выдержки из «Стратегического прогноза изменений климата РФ до 2010 -2015 гг. » (Росгидромет, 2005) Аномалии среднегодовой температуры , 1901 -2004 гг. Красные линии – сглаженные ряды.

Выдержки из «Стратегического прогноза изменений климата РФ до 2010 -2015 гг. » (Росгидромет, 2005) • Последствия быстрой изменчивости климатических условий проявляются в росте повторяемости опасных гидрометеорологических явлений - паводков и наводнений, снежных лавин и селей, ураганов, шквалов и пр. в увеличении неблагоприятных резких изменений погоды, которые приводят к огромному социально- экономическому ущербу.

Киотский протокол к Рамочной конвенции по изменению климата

Киотский протокол – международный протокол к Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК), принятый в Японии в декабре 1997 г. КП обязывает развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов в 2008 -2012 гг. по сравнению с 1990 годом. Протокол вступил в силу 16 февраля 2005 г. На ноябрь 2009 г. протокол подписали 187 стран, ответственные более чем за 61% мировых выбросов парниковых газов.

Киотский протокол Количественные обязательства по ограничению/ сокращению выбросов распространяются на период с 1 января 2008 до 31 декабря 2012 г. Цель – снизить в этот период совокупный средний уровень выбросов 6 типов «парниковых» газов (в т. ч. CO 2, CH 4) на 5, 2% по сравнению с уровнем 1990 г. Самая заметная страна, не подписавшая КП, - США. Протокол предусматривает так называемые механизмы гибкости, в т. ч. торговлю квотами. С 1 января 2013 г. ожидается, что на смену Киотскому придет протокол «Киото-2» .

Чем торгуют в Киотском протоколе? Разрешения на выбросы парниковых газов, общее количество которых для каждой страны определяется Киотским протоколом. Это тонны CO 2 -эквивалента или «киотские единицы» Кроме киотских единиц на рынке действуют «Удаленные единицы» – подсчитываются на основе изменения землепользования и лесного хозяйства. «Единицы снижения» и «Подтвержденные единицы снижения» – подсчитываются на основе проектов по сокращению выбросов парниковых газов, выполняемые на территории одной из стран полностью или частично за счёт инвестиций другой страны.

Торговля квотами на выбросы углерода в ЕС С 2005 г. в странах Евросоюза вступила в действие внутренняя система торговли квотами на выбросы углерода, в которую включены десятки тысяч предприятий. Спрос на этом рынке значительно превышает предложение: цена 1 тонны СО 2 за несколько месяцев взлетела с € 5 до € 18, 5. Такое развитие событий обусловила и активность спекулятивного рынка – брокеры ищут возможности приобрести единицы выбросов углерода по всему миру.

Страны, чьи выбросы ПГ сократились № Страна % изменения с № Страна % изменения 1990 г. к 2007 с 1990 г. к г. 2007 г. 1 Латвия -478. 29% 10 Венгрия -24. 41% 2 Эстония -60. 31% 11 Норвегия -22. 02% 3 Литва -59. 70% 12 Чехия -21. 59% 4 Украина -53. 97% 13 Германия -20. 81% 5 Беларусь -48. 58% 14 Польша -17. 89% 6 Румыния -44. 05% 15 Великобритания -17. 84% 7 Российская -40. 30% 16 Франция -11. 80% Федерация 8 Словакия -38. 26% 17 Европейский -11. 43% Союз 9 Болгария -38. 18%

Страны, чьи выбросы GHG возросли № Страна % изменения с № Страна % изменения 1990 г. к 2007 с 1990 г. к г. 2007 г. 1 Турция 136. 74% 10 США 15. 79% 2 Австралия 82. 00% 11 Швеция 12. 72% 3 Испания 55. 27% 12 Япония 8. 16% 4 Канада 46. 70% 13 Австрия 7. 56% 5 Португалия 30. 76% 14 Италия 7. 36% 6 Греция 25. 24% 15 Лихтенштейн 7. 24% 7 Ирландия 22. 62% 16 Швейцария 0. 49% 8 Новая 18. 30% 17 Финляндия 0. 02% Зеландия 9 Исландия 16. 06% 18 Нидерланды -2. 12%

Инвестиции в снижение выбросов парниковых газов Суммарный объем ресурсов, аккумулированных в различных углеродных фондах в мире, оценивается в $1, 5 -2 млрд. У Всемирного банка в 2005 г. было предусмотрено $865 млн. на программы по снижению выбросов углерода. Объем финансирования углеродных программ ЕБРР к 2007 г. достигал € 150 млн. Япония создала два фонда с общим капиталом в $240 млн. Дания готова направить € 120 млн на совместные проекты и программы. Канада объявила о выделении около $700 млн в углеродный фонд. Подобные фонды созданы Германией, Нидерландами, Бельгией, Австрией, Францией и др. странами.

Киотский протокол в РФ Российская Федерация ратифицировала Киотский протокол 4 ноября 2004 г. , что обеспечило вступление Протокола в силу. Механизм Киотского протокола в РФ так и не начал действовать. Создание национальной биржи по торговле квотами на выбросы парниковых газов приостановлено на неопределённый срок Причина состояла в отсутствии документов, необходимых для создания национального реестра выбросов парниковых газов. До настоящего времени углекислый газ вообще не считается загрязнителем согласно законодательству РФ.

Киотский протокол в РФ На официальном сайте РКИК ООН представлены порядка 50 проектов совместного осуществления из России. Дочерние предприятия РАО «ЕЭС России» еще в 2005 г. подписали с Датским агентством по охране окружающей среды соглашения о продаже части своих квот на выбросы в обмен на инвестиции в модернизацию. В России работают международные компании: консультанты CAMCO и Global-Carbon, орган по проведению независимой экспертизы проектов по сокращению выбросов (детерминации) SGS, один из крупнейших покупателей квот шведский концерн Tricorona Ab (Трикорона ОАО).