TopList Яндекс цитирования
Русский переплет
Портал | Содержание | О нас | Авторам | Новости | Первая десятка | Дискуссионный клуб | Научный форум
-->
Первая десятка "Русского переплета"
Темы дня:

Если бы мы всегда подражали в технологии Западу, Гагарин никогда бы не стал первым.

| Обращение к Дмитрию Олеговичу Рогозину по теме "космические угрозы": как сделать систему предупреждения? | Кому давать гранты или сколько в России молодых ученых?
Rambler's Top100

Проект - "Парниковая катастрофа"

РОЛЬ БИОСФЕРЫ В ФОРМИРОВАНИИ КЛИМАТА ЗЕМЛИ.
ПАРНИКОВАЯ КАТАСТРОФА

 

А.В. Карнаухов

Институт биофизики клетки РАН

Россия, 142290 Пущино ИБК РАН

E-mail: akarn@icb.psn.ru

 

 

Ключевые слова: биоразнообразие, климатообразующие биоценозы, климат, моделирование, парниковый эффект, парниковая катастрофа, устойчивое развитие,

 

В работе анализируется роль процессов в живой и неживой природе, определяющих формирование химического состава атмосферы и температурного баланса Земли. Делается вывод о недостаточности биосферных механизмов изъятия СО 2 из атмосферы и существовании потенциально опасных источников СО 2 в неживой природе, которые могут быть активизированы при повышении среднепланетарной температуры Земли. Показано, что устойчивость природных систем поддержания стабильности химического состава атмосферы нарушена вследствие разрушения человеком климатообразующих биоценозов. В свою очередь, нарушение устойчивости химического состава атмосферы (рост концентрации парниковых газов СО 2 и Н 2 О) может привести к необратимому изменению климата Земли, результатом которого станет повышение среднепланетарной температуры до 100 -1500 С и выше, что сделает невозможным существование жизни на нашей планете (по крайней мере, в ее нынешней форме). Построена радиационно-адиабатическая модель парникового эффекта, в рамках которой получены асимптотические оценки парникового эффекта в широком диапазоне изменения концентрации парниковых газов и среднепланетарной температуры. На базе радиационно-адиабатической модели парникового эффекта строится интегральная модель изменения климата Земли, включающая учет тепловой инерции океана и аэрозольного загрязнения верхних слоев атмосферы. Показано, что необратимое (катастрофическое) изменение климата Земли (Парниковая катастрофа) может произойти в относительно недалеком будущем через 200-300 лет.

 

 

1. Введение

 

Климатическая система Земли включает в себя огромное число одновременно протекающих процессов. Эти процессы, идущие одновременно в живой и в неживой природе, имеют самую разную физическую природу и сильно отличаются как по энергетическим и пространственно-временным характеристикам, так и по степени их изученности. Казалось бы, задача моделирования климата, а тем более задача управления климатом, практически неразрешима. В нашей работе мы отказались от традиционного метода моделирования, когда исследователи с самого начала пытаются строить максимально подробные математические (численные) модели

Предварительный анализ причинно-следственной структуры изучаемого явления оказался удивительно плодотворным применительно к задаче моделирования климата, поскольку позволил выстроить своеобразную "иерархию процессов" и обратных связей в системе, что, в свою очередь, позволило существенно упростить задачу уже на этапе собственно математического моделирования.

Переходя к изложению основных результатов, стоит отметить, что подобный метод предварительного анализа причинно-следственной структуры явления может оказаться полезным не только на этапе моделирования, но и на этапе поиска путей оптимального управления сложными явлениями, включающими в себя большое число параллельно протекающих процессов.

2. Роль различных процессов в формировании химического состава атмосферы и температурного режима Земли

 

2.1. Круговорот углерода.. Недостаточность биологических механизмов удаления СО 2.

 

На Рис.1 указано количество углерода (в пересчете на см 2 земной поверхности) в различных геосферах Земли и интенсивность (скорость) его перехода между основными областями локализации, выраженная в единицах = 10-6 г/см 2 в год [1].

 

Рис. 1. Круговорот углерода. (Кликайте, чтобы посмотреть)( = 10-6 г/см 2 в год.)

 

 

 

Отметим факт значительной (на несколько порядков) недостаточности биологических механизмов изъятия СО 2 из атмосферы по отношению к его техногенному выбросу. Несмотря на то что, общая продукция органических веществ в результате фотосинтеза 8530 (в пересчете на углерод), значительно выше уровня техногенного выброса СО 2 350 , большая часть органического углерода, благодаря процессам дыхания, гниения, пожарам и т. д., снова возвращается в атмосферу в виде СО 2 . Разница между биогенным связыванием (фотосинтез + образование карбонатов) СО 2 и выделением связанного в результате фотосинтеза СО 2 (дыхание, пожары и т.п.) невелика и составляет всего 8.8 , что почти в 50 раз меньше уровня техногенного выброса СО 2 в атмосферу. К сожалению, во многих публикациях (особенно в научно-популярных) сравниваются величины общей продукции органических веществ в результате фотосинтеза и техногенного выброса СО 2 , что создает иллюзию тривиальной обратимости современных изменений в атмосфере Земли.

Была проанализирована роль различных биоценозов в долговременном извлечении СО 2