Файл: Курсовая работа (курсовой проект) по учебному курсу Проблемы устойчивого развития Вариант 13 (при наличии).docx

В настоящее время ученые изучают влияние пепла от извержения Эйяфьядлайекюдля на морские экосистемы.

Хорошо известно, насколько важную роль в современной географии играет прогнозирование. Поэтому ученые пытаются предвидеть возможные последствия извержений вулканов, в частности, самых крупных. В центре внимания - вулкан Йеллоустон в США, который, по мнению многих ученых, входит в новый активный цикл [20].

Его извержение может привести к нескольким годам вулканической зимы. При таком сценарии жертвами могут стать миллионы людей по всему миру. Попробуем проанализировать возможную опасность.

Йеллоустон, как и Гавайи, располагается над областью, называемой горячей точкой, где расплавленная порода мантии движется в сторону поверхности. Йеллоустонский вулкан примечателен по двум причинам. Во- первых, вулкан не образует конуса. Во время извержения его верхняя часть оседает по кольцевым разломам кровли подземного вулканического очага вследствие выброса из него материала при извержении. Образуется отрицательная форма рельефа - т. н. кальдера обрушения размером 55 на 75 км. Во-вторых, Йеллоустонский вулкан находится не на границе тектонических плит, а в пределах Североамериканской плиты (до ближайшего стыка плит более 1000 км).

Йеллоустонская кальдера - самая большая вулканическая система Северной Америки. Часто ее называют «супервулканом», т. к. она образовалась в результате катастрофического извержения 640 тысяч лет назад. Предположительно, образовавшийся пепел и газы поднялись в атмосферу и привели к изменению климата и исчезновению многих видов животных и растений, в основном в Северной Америке [23].

Активизация Йеллоустонского вулкана доказывается многими фактами. Так, за последние четыре года сейсмологи выявили подъем почвы местами почти на 2 м (за предыдущие 20 лет - не более 12 см).

Оценка катастрофичности прогнозов во многом базируется на аналогиях. Колоссальное извержение произошло на Суматре 75 тыс. лет назад. О супервулкане Тоба в настоящее время напоминает самая большая кальдера: ее площадь 1775 км². Это извержение имело глобальные последствия. Тысячи кубических километров пепла попали в атмосферу, произошло глобальное понижение температуры на 21^оС. В радиусе 2500 миль от вулкана слой пепла толщиной 35 см покрыл поверхность земли. Огромное количество водяного пара и вулканических газов сконденсировалось в облака, из которых выпадали кислотные осадки. Предполагают, Что население Земли уменьшилось в 10 раз, сократилось количество животных (многие виды вымерли), три четверти растительного мира Северного полушария погибло.

---

В вулканах, аналогичных Йеллоустонскому, магма находится вблизи поверхности Земли, но не достигает ее, а постепенно заполняет огромные подземные резервуары. Магма плавит скальную породу и становится плотнее настолько, что вулканические газы не могут пройти сквозь нее, поэтому возникает колоссальное давление. Так может продолжаться в течение сотен тысяч лет до тех пора, пока не происходит извержение огромной силы. Возникает новая кальдера.

Обобщая анализ влияния катастрофических извержений вулканов на климат, нужно констатировать, что, во-первых, оно может быть значительным, и, во-вторых, носит сравнительно кратковременный характер.

Как уже отмечалось, на глобальный климат влияет солнечная активность, в частности, понижение солнечной активности (минимум Маундера). По подсчетам Э. Маундера, с 1645 по 1715 гг. практически была «отменена» цикличность солнечной активности, на Солнце вместо десятков и сотен в «нормальное» время пятен порой появлялись всего только два-три пятна. При этом в этот же период почти не наблюдались полярные сияния. При этом подавляющее большинство пятен возникало в южном полушарии Солнца. В дальнейшем падение солнечной активности в указанный Маундером период было подтверждено анализом содержания углерода-14, а также некоторых других изотопов, например, бериллия-10, в ледниках и деревьях [20].

Здесь надо сделать некоторые пояснения. Пятна - области наибольшей активности на Солнце. В случае, если пятен много, то существует высокая вероятность того, что произойдет солнечная вспышка. Солнечная вспышка - взрывной процесс выделения энергии (световой, тепловой и кинетической) в атмосфере Солнца. Энерговыделение мощной солнечной вспышки может достигать 6 х 10²⁵ джоулей, что составляет около 1/6 энергии, выделяемой Солнцем за секунду, или 160 млрд. мегатонн в тротиловом эквиваленте, что, для сравнения, составляет приблизительный объем мирового потребления электроэнергии за 1 млн. лет.

Современный прогноз солнечных вспышек дается на основе анализа магнитных полей Солнца. Однако магнитная структура Солнца настолько неустойчива, что прогнозировать вспышку даже за неделю в настоящее время не представляется возможным. NASA дает прогноз на очень короткий срок, от 1 до 3 дней: в спокойные дни на Солнце вероятность сильной вспышки обычно указывается в диапазоне 1-5%, а в активные периоды она возрастает только до 30-40%.

---

Всплеск излучения, достигая Земли, вызывает сильные возмущения ее магнитного поля, нарушает работу спутников и даже оказывает влияние на расположенные на планете объекты. Из-за нарушений магнитного поля Земли увеличивается вероятность возникновения полярных сияний («северных аврор») в низких широтах, что является аномальным явлением [26].

Следующий вопрос, который представляется очень важным, - о цикличности солнечной активности, что означает периодические изменения в солнечной активности. Наиболее известен и лучше всего изучен солнечный цикл с длительностью около 11 лет («цикл Швабе»). На примерно десятилетнюю периодичность в увеличении и уменьшении количества солнечных пятен на Солнце впервые обратил внимание в первой половине XIX века немецкий астроном Г. Швабе, а затем - швейцарский астроном и математик Р. Вольф. «Одиннадцатилетним» цикл называют условно: его длина за XVIII-XX вв. менялась от 7 до 17 лет, а в XX в. в среднем была ближе к 10,5 годам [20].

Этот цикл характеризуется довольно быстрым (в среднем примерно за 4 года) увеличением числа солнечных пятен, а также другими проявлениями солнечной активности, и последующим, более медленным (около 7 лет), его уменьшением.

Ученых в первую очередь интересует современная активность Солнца. Имеются очень интересные факты. Так, ученые из NASA и Исследовательской лаборатории ВВС обнаружили, что солнечная активность снижается, и что может произойти такой спад солнечной деятельности, какой был в 1645-1715 гг.

Разумеется, имеются разные прогнозы в зависимости от платформы, на которой находятся исследователи. Так, ученые, которые убеждены, что глобальное потепление представляет собой серьезную угрозу для нашей планеты, утверждают, что снижение солнечной активности приостановит потепление. С другой стороны, ученые, которые скептически относятся к глобальному потеплению, считают, что существует угроза нового миниледникового периода.

Кроме того, есть достаточно спорные свидетельства о долгосрочной тенденции ослабления напряженности магнитного поля солнечных пятен (см. Приложение 1, рис. 2). Некоторые ученые прогнозируют, что к тому времени, когда начнется 25-й цикл солнечной активности, магнитные поля на Солнце будут настолько слабыми, что будет сформировано очень мало пятен, если они вообще появятся. Независимые исследования в этом направлении, изучающие гелиосейсмологию и полярные поля поверхности звезды, как правило, поддерживают данные заключения.

---

NASA объясняет, что взаимодействие между Солнцем, источниками космического излучения и Землей является очень сложным, и этим занимается междисциплинарная команда гелиофизиков, химиков и других специалистов. На климат Земли также оказывает влияние и космическое излучение. Поэтому, даже если вышеотмеченные предсказания NASA периода необычно низкого образования пятен на Солнце обоснованы, невозможно узнать, приведет это к большому или малому снижению температуры.

Таким образом, делая логическое завершение влияния естественных факторов на глобальный климат, вопрос: «Находимся ли мы на пороге «Минимума Маундера» и означает ли это начало очередного ледникового периода?» - в настоящее время весьма дискуссионен.

---

1.3. Антропогенное изменение климата

Рассматривая проблему антропогенного изменения климата, отметим тот факт, что главным ее фактором загрязнения выступает деятельность человека, которая активно влияет на компоненты климатической системы и глобального климата в целом.

В конце XX - начале XXI вв. популярным стало делать заявление о том, что главным виновником климатических изменений стал активно выступать человек. За последние десятилетия скорость этих климатических изменений увеличилась в несколько раз. Антропогенная деятельность активно влияет на химический состав атмосферы на планете в сторону увеличения различного рода парниковых газов [5].

Шведский ученый Аррениус в конце XIX в. пришел к выводу, что концентрация углекислого газа в атмосфере, при сжигании угля и другого вида топлива, меняется, что, следовательно, приводит к потеплению климата. Невозможно представить, как человеческая деятельность способна повлиять на целый механизм углеводородного круговорота на Земле (см. Приложение 1, рис. 3). Но доказательства этого очевидны. Человек научился использовать природные богатства, различные полезные ископаемые (нефть, природный газ, уголь, лесные ресурсы, водные ресурсы и т. д.) с такой скоростью, с какой природная среда и климатическая система не успевают приспособиться [7].

Концентрация парниковых газов и аэрозолей в разных частях Земли различна (см. Приложение 1, рис. 4, 5). Основными парниковыми газами выступают: водяной пар; углекислый газ (СО₂) - его содержание в атмосфере Земли вызывает наибольшую проблему, поскольку человек и в будущем 19

будет активно продолжать использовать углеводородное сырье (на конец XXI в. содержание в атмосфере CO₂ выросло примерно на 30,5%); закись азота (N₂O) - этот вид парникового газа образуется при сжигании различного рода отходов; метан (СН₄) - главными источниками этого газа в атмосфере являются разлагающиеся отходы, а также распад определенного рода природных соединений); озон (О₃) и, в незначительной степени, ряд хлорфторуглеводородных соединений. При увеличении концентрации перечисленных газов происходит в наибольшей степени поглощение излучения от Земли. Данное явление вызывает в некоторой степени подогрев атмосферы и, соответственно, подогрев поверхности планеты. Перечень других факторов, таких как пользование земельных ресурсов, истончение озонового слоя, разведение домашнего скота и активная вырубка лесных массивов, тоже влияют на климат Земли [7].

---