Современное изменение климата и инженерная деятельность человека

После 40-х годов стала  проявляться тенденция к похолоданию. Льды в северном полушарии стали  снова наступать. В первую очередь  это выразилось в росте площади  ледяного покрова Северного Ледовитого океана. С начала 40-х и до конца 60-х годов площадь льда в арктическом  бассейне возросла на 10%. Горные ледники  в Альпах и на Кавказе, а также  в горах Северной Америки, ранее  быстро отступавшие, или замедляли  отступление, или даже начали снова наступать.

В 60-е и 70-е годы возрастает число климатических аномалий. Это  были суровая зима 1967, 1968 г. в СССР и три суровые зимы с 1972 по 1977 г. в Соединенных Штатах. В этот же период в Европе отмечается серия  очень мягких зим. В Восточной  Европе в 1972 г. – очень сильная засуха, а в 1976 г. – на редкость дождливое лето. Из других аномалий можно вспомнить необычайно большое количество айсбергов у берегов Ньюфаундленда в летние периоды 1971–1973 гг., частые и сильные штормы в Северном море между 1972 и 1976 г. Но аномалии охватили не только умеренную зону северного полушария. С 1968 по 1973 г. длилась сильнейшая засуха в Африке. Дважды, в 1976 и 1979 г., сильные заморозки губят кофейные плантации в Бразилии. В Японии по данным метеорологических наблюдений установлено, что за десятилетие 1961–1972 гг. число месяцев с необычно низкими значениями температуры было вдвое больше, чем с высокими значениями, а число месяцев с недостаточными осадками также почти вдвое превышало число месяцев с избытком осадков.

Начало 80-х годов также  ознаменовалось серьезными и обширными  аномалиями. Зима 1981, 1982 г. в Соединенных  Штатах и Канаде была одной из самых  холодных. Термометры показывали температуру  воздуха более низкую, чем в  последние несколько десятилетий, а в 75 городах, в том числе в  Чикаго, морозы побили все предыдущие рекорды. Зимой 1983, 1984 г. снова отмечались очень низкие температуры на обширных территориях в Соединенных Штатах, в том числе во Флориде. На редкость холодной была зима в Великобритании.

В Австралии летом 1982, 1983 г. была одна из самых драматических  засух за всю историю континента, получившая название “великая сушь”. Она охватила всю восточную и  южную часть континента и сопровождалась сильными лесными пожарами. В то же время Китай заливали дожди, продолжавшиеся три месяца. В Индии задержался сезон муссонных дождей. В Индонезии  и на Филиппинах свирепствовали засухи. Над Тихим океаном пронеслись сильнейшие тайфуны. Побережье Южной  Америки и засушливый Средний  Запад США оказались залитыми дождями, которые затем сменились  засухой^.[3]

Причины изменения  климата

Главной движущей силой климата  является Солнце. Например, неравномерное  нагревание земной поверхности (сильнее  у экватора) является одной из главных  причин ветров и океанических течений, а периоды повышенной солнечной  активности сопровождаются потеплением и магнитными бурями.

Кроме того на климат влияют изменение орбиты Земли, ее магнитного поля, размеров материков и океанов, извержения вулканов. Все это -естественные причины изменения климата. До недавнего  времени они, и только они, определяли изменения климата, в том числе  начало и конец долговременных климатических  циклов, таких как ледниковые периоды. Солнечной и вулканической активность можно объяснить половину температурных изменений до 1950 года (солнечная активность приводит к повышению температуры, а вулканическая – к снижению).

В последнее время к  естественным факторам добавился еще  один – антропогенный, т.е. вызванный  деятельностью человека. Основным антропогенным  воздействием является усиление парникового  эффекта, влияние которого на изменение  климата в последние два столетия в 8 раз выше влияния изменений  солнечной активности. ^[5]

Основные факторы, которые могут оказать существенное влияние на глобальные изменения климата:

1. Дрейф географического полюса Земли;
2. Дрейф геомагнитного полюса Земли;
3. Изменение угловой скорости вращения Земли;
4. Повышение эндогенной, в частности, вулканической активности Земли;
5. Естественная динамика (изменялся синусоидально);
6. Влияние антропогенного (человека) фактора (заключается в увеличении содержание в атмосфере некоторых малых газовых составных);
7. Парниковый эффект;

Рис.1.Траектория движения Северного географического полюса в 1996-2000 гг.

 

Рис.2. Скорость движения геомагнитного полюса (Кокоуров В.Д., 2006).

На рис.2. показан график характеризующий движение геомагнитного  полюса. Как видно из графика, к концу 90-х годов скорость дрейфа геомагнитного полюса увеличилась почти в пять раз, по сравнению с 1980 годом. Этот факт может свидетельствовать о существенных изменениях в энергетических процессах в ядре Земли, формирующих геомагнитное поле нашей планеты. Безусловно, этот факт может свидетельствовать о начале очередного цикла резкой активизации эндогенной активности Земли.

С другой стороны, как известно, геомагнитное поле формирует своеобразный магнитный экран, препятствующий проникновению солнечной радиации, включая заряженные частицы высоких энергий, к поверхности Земли. В то же время в области полярных шапок существуют так называемые каспы – полярные щели, в результате чего в них устремился радиационный материал солнечного ветра и межпланетного пространства, т.е. в полярные области стало попадать огромное количество дополнительного вещества и энергии, что приводит к “разогреву” полярных шапок. Естественно, изменение положения геомагнитных полюсов приводит и к смещению каспов и, как следствие, областей повышенного потока солнечной радиации на Землю. Естественно, что этот процесс должен вызвать перераспределение системы циклонов и антициклонов на нашей планете, что приводит к серьезным глобальным климатическим изменениям.

 

 

 

Изменение химического  состава атмосферы

То, что мы видим на градуснике, это лишь «симптом болезни». Теплые дни, снег, выпадающий только в январе, наводнения и засухи бывали и при Пушкине, и даже когда викинги более 1000 лет назад открыли «зеленую землю» - Гренландию.

Но... никогда в истории человечества не было ни столь большой концентрации СО₂ в атмосфере, ни столь резкого ее роста, какое мы видим с 1980-х годов. Это доказано непосредственными измерениями состава пузырьков воздуха, вмерзших в лед в Антарктиде и сохранившихся в неприкосновенности с древних времен. Бурение до глу бины, соответствующей временной отметке около 800 тыс. лет назад, позволяет проследить последовательность ледниковых периодов (они вызваны астрономическими причинами, и следующий ожидается через несколько десятков тысяч лет). По анализу изотопов ученые «восстановили» и температуру прошлого -действительно, временами на нашей планете было теплее, чем сейчас.

 

Рис. 2. Климатическая система, основные климатообразующие процессы и их взаимодействия

По  записям температуры почти ничего нельзя сказать о нынешнем изменении климата - подобно тому, как, наблюдая у больного только кашель, нельзя сразу определить - это грипп, бронхит или туберкулез. В 1930-е годы, во время экспедиции «Челюскина», в Арктике тоже было гораздо теплее, чем в ХХ веке в целом. Но роста концентрации СО₂ в атмосфере не наблюдалось, а был равномерный прогрев всего атмосферного столба. Сейчас прогрев отмечается только в тропосфере (под «парником»), а выше, в стратосфере, идет охлаждение^.[2]

400 390  380

330

1 данные измерений (сезонный ход)

2 сглаженный ход концентраций

3 многолетний тренд

1988  1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002  2004 2006 2008 Годы

Примерно с 1980-х годов заработал новый климатический фактор - резкий рост СО₂. Увы, концентрация СО₂ в атмосфере, в том числе и в вашем регионе, неумолимо растет каждый год: и в холодный, и в теплый... Конечно, на нее накладываются сезонные изменения - леса и другие экосистемы растут и дышат. Концентрацию СО₂ легко измерить, и такие наблюдения ведутся примерно на 300 станциях по всему миру. В России детальные наблюдения ведутся на станции Тери-берка на Кольском полуострове. Но конкретное место в данном случае не важно: СО₂ хорошо перемешивается в атмосфере, и рост концентрации практически одинаков по всему миру. Глобальный рост концентрации СО₂ зависит не от наших выбросов, а от выбросов во всем мире.^[2]

Рис.3.Изменение концентрации СО₂ за последние двадцать лет.

 

Инженерная деятельность человека

Инженерная деятельность человека в Центральном Приобье усиливает и ускоряет там естественные эрозионные и другие геологические процессы. Так, возросшая интенсивность судоходства на Оби и вызванное ею волнение заметно ускорили переработку ее берегов. Строительство в поймах и руслах многих рек бассейна различных сооружений, а также уничтожение мешающих судоходству отмелей и островов приводят к существенному усилению размыва берегов этих рек. Подрезка склонов при устройстве автодорог в тыловых участках пойм рек - наиболее ровных элементах рельефа речных долин - ускоряет овраго-образование и обрушение высоких и крутых склонов надпойменных террас и междуречных равнин. Удаление при вертикальной планировке приречных земель плаща покровных суглинков ускоряет суффози-онные процессы и приводит к образованию крупных воронок и западин.

 Инженерная деятельность  человека связана прежде всего с разработкой технических объектов - их проектированием. Проект должен основываться на познании реальной действительности и отвечать общественно признанным оценкам.

 Горное дело - инженерная  деятельность человека в земной  коре - является материальной базой  существования и развития современной  цивилизации.

 Искусственные трещины  в основном определяются инженерной  деятельностью человека.

 Землетрясения могут  также вызываться и инженерной  деятельностью человека. Известно, что в некоторых районах мира  землетрясения могут быть вызваны  заполнением больших водохранилищ  или закачкой воды в скважины. Землетрясения в этом случае, как правило, слабые и происходят  в непосредственной близости  от скважин или водохранилища.  Наиболее вероятной причиной  этих землетрясений является  возрастание порогового давления  в породах, вызванного нагнетанием  воды.

 Особое внимание должно  быть уделено изучению влияния  инженерной деятельности человека  на природную обстановку и  прогнозам ее изменений. Все  исследования должны вестись  на базе детального инженерно-геологического  картирования выделенных регионов II порядка по мере их освоения  с учетом значения в народном  хозяйстве.

 Под техногенными нарушениями природной обстановки следует понимать результаты инженерной деятельности человека на осваиваемой территории, проявляющиеся в изменениях качественного состава атмосферного воздуха, растительного и животного мира, почвенного и снежного покрова, в отсыпке и срезке грунтов, возведении наземных сооружений, укладке трубопроводов, устройстве карьеров, отводе водотоков, устройстве искусственных покрытий, организованных и неорганизованных выбросах загрязняющих веществ.

 Если почвы и нижележащие  горные породы рассматриваются  как объекты инженерной деятельности  человека, то их называют грунтами.

 Интенсивному развитию  оползней весьма благоприятствуют  геолого-гидрогеологические условия,  а также инженерная деятельность  человека. Так, подсечки, карьерные  разработки на склоне и подрезка  основания древнего оползневого  склона при строительстве ряда объектов резко снизили устойчивость склона и привели к образованию в 1967 - 1970 гг. серии вторичных оползней, которые, разрастаясь по площади, весной 1973 г. слились в один оползень размером 2000x500 м, нанесший значительный ущерб народному хозяйству.

 Сплошным чехлом они  покрывают все более древние  отложения, образуя основу инженерной  деятельности человека.

 В последние годы  был обнаружен новый тип землетрясений  - землетрясения, возбуждаемые инженерной  деятельностью человека. Первый  документированный случай - ( 7-балльное землетрясение) был зафиксирован в 1975 г. в г. Орвилл ( Калифорния), где за семь лет до этого была возведена самая высокая в США плотина ( 235 м) и возникло водохранилище. Проявления возбужденной сейсмичности зафиксированы в районе Ну-рекского гидроузла в Таджикистане, в районе Токтогульской ГЭС в Киргизии.

 С другой стороны,  деформации сооружений происходят  по различным причинам, связанным  с инженерной деятельностью человека: недостаточная освещенность инженерно-геологических  условий площадок строительства,  ошибки в расчетах при проектировании, отступления от проектов, неправильная  эксплуатация сооружений.

 Согласно современным  представлениям, грунт - это многокомпонентная  динамичная система, находящаяся  под воздейотвием инженерной деятельности человека.

 Приведенные примеры  свидетельствуют о необходимости  систематических исследований по  изучению интенсивности изменения  инженерно-геологических условий  в связи с разнообразной инженерной  деятельностью человека, необходимых  для рационального использования  и охраны геологической среды.

 В последние годы все большее внимание обращают на проявление тех факторов изменения силы тяжести, которые обусловлены инженерной деятельностью человека - извлечение из недр Земли значительного количества ископаемого сырья, искусственное снижение уровня или восполнение подземных вод, создание обширных водохранилищ, строительство больших городских агломераций.