8.3. Моделирование климата Земли за 3,5 млрд. Лет и долгосрочный прогноз его изменчивости
К началу 21 века проблема изменения климата Земли стала одной из центральных, волнующих мировую общественность. Повышение температуры воздуха климатологи связывают с возрастающими промышленными выбросами в атмосферу двуокиси углерода, азота, серы и других токсических веществ («парниковый эффект»). Прогнозируется резкое потепление, таяние ледниковых покровов, повышение уровня мирового океана с затоплением пониженных участков прибрежных регионов суши.
Опасения возможных катастрофических явлений и давление экологических организаций заставляют правительства разных стран выделять огромные средства на борьбу с последствиями потепления климата. Однако, при изучении изменения климата следует учитывать не только антропогенную, но и природную составляющую климатической изменчивости, потому что иногда волна антропогенного потепления может гасится встречной волной природного похолодания климата.
Если природные процессы ведут к потеплению климата, то антропогенные факторы только усиливают этот процесс. И, наоборот, в случае очередного похолодания климата антропогенные факторы уменьшают интенсивность похолодания.
Для того чтобы выяснить природную составляющую климатической изменчивости необходимо использовать палеоклиматическую информацию о климатах прошлых эпох и на основе моделирования установить не только закономерности развития процесса в настоящее время, но и составить прогноз его в будущем.
Динамика термического режима Земли за 3,5млрд. лет
В исследованиях теплового режима земной коры большое значение имеют работы русских ученых А.Н. Тихонова (1937), Е.А. Любимовой (1952), О.Ю. Шмидта (1950), М.И. Будыко (1977) и др.
По радиоактивным данным возраст земной коры составляет 6-5 млрд. лет. По теории О.Ю. Шмидта возраст Земли оценивается приблизительно 7-6 миллиардов лет. Периоды полураспада почти всех основных радиоактивных элементов свидетельствуют о значительно меньшем времени существования Земли. В период максимального разогрева планеты температура поверхности Земли была не более 300С.
Е.А. Любимова в 1952г. для расчета выделения тепла радиоактивными элементами в прошлом использовала математический метод – метод отражений. Для расчета теплового режима Земли, обусловленного радиоактивным распадом, использовались константы распада радиоактивных элементов, количество теплоты, выделяемое каждым из этих элементов при распаде; возраст Земли. При рассмотрении однородной модели бралось среднее содержание радиоактивных элементов на земном шаре в настоящее время и среднее значение коэффициента теплопроводности, принимаемого постоянной для всей Земли. Используя данные о константах распада и общем содержании радиоактивных элементов Земли, ею рассчитано количество тепла, выделявшееся каждым элементом в прошлые эпохи существования.
Расчеты показали, что в поверхностных слоях Земли через 1-2 млрд. лет после её образования отток тепла начинает превышать его приток от источников, интенсивность которых к этому времени значительно уменьшается. Шесть миллиардов лет назад генерация тепла была во много раз большей, чем сейчас, при этом основное количество тепла выделялось за счет распада калия, актиноурана и тория.
К настоящему времени глубина области Земли, из которой происходит отток тепла, составляет 1000 км. На поверхности Земли тепловыделение не проявляется, оно отмечается только при извержении вулканов и гейзеров. Используя эту информацию, мы предприняли попытку расчета температур охлаждающейся поверхности Земли и установления временного момента, когда климат Земли стал зависим в основном от энергии Солнца.
- Концепции современного естествознания
- Задачи курса - сформировать у студентов:
- Ключевые слова содержания дисциплины «Концепции современного естествознания», в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования
- Глава 1 Естествознание. История развития естественных наук
- 1.1.Естествознание. Методы исследований
- 1.2.Философские концепции в развитии естественных наук
- 1.3.История развития естественных наук
- 1.3.1. Подготовительный период
- 1.3.2. Механистический период
- 1.3.3. Новое время
- 1.3.4. Новейшее время
- Тестовые задания к главе 1
- Глава 2 Теории о строении материи
- 2.1. Механистическая теория
- 1. Все состояния механического движения тел по отношению ко времени оказываются в принципе одинаковыми, поскольку время считается обратимым.
- 5. Действие и сигналы могут передаваться в пустом пространстве с какой угодно скоростью.
- 2.2. Электромагнитная теория
- 2.3. Электронная (атомно-молекулярная) теория
- 2.4. Физическая (квантово-полевая) теория
- Тестовые задания к главе 2.
- Глава 3 Законы развития материального мира
- 3.1. Законы диалектики
- 3.2. Категории диалектики
- 1. Единичное и общее
- 2. Причина и следствие
- 3. Необходимость и случайность
- 4. Возможность и действительность
- 5. Содержание и форма
- 6. Сущность и явление
- 7. Самоорганизация
- 8. Состояние
- 9. Взаимодействие
- 10. Близкодействие и дальнодействие
- 11. Принцип относительности
- 12. Принцип инвариантности
- 13. Принципы симметрии
- 14. Принципы суперпозиции, неопределенности, дополнительности
- 15.Принцип системной целостности
- Тестовые задания к главе 3.
- Глава 4 системнАя организациЯ и законы энергии материального мира
- 4.1. Формы существования материи
- Системный подход к изучению материи
- Современное естествознание о микро-, макро- и мегамирах
- Структурная организация микромира
- 4.3. Законы взаимопревращения различных видов энергии материального мира
- Законы сохранения энергии в макроскопических процессах
- Принципы возрастания энтропии. Термодинамические законы
- Химические процессы. Реактивная способность веществ
- Тестовые задания к главе 4
- Глава 5 эволюция вселенной
- 5.1. Метагалактика. Галактика. Солнце
- 5.2. Происхождение Солнечной системы
- Тестовые задания к главе 5
- Глава 6 эволюция земли. Биосфера
- 6.1. Основные этапы истории развития Земли
- Этапы эволюционного развития Земли Образование основных оболочек Земли
- Зарождение жизни
- 6.2. Биосфера Земли Характеристика и состав биосферы
- В.И. Вернадский о биосфере и «живом веществе»
- Биогенная миграция химических элементов
- Развитие органического мира
- Появление многоклеточных организмов
- 6.3. Антропогенез. Эволюция мозга и развитие сознания
- Этапы развития человека
- Развитие сознания
- Психика человека
- Психика животных
- 2. Стадия перцептивной психики
- 3. Стадия интеллекта
- Эволюция психической деятельности человека
- Строение и функции нервной системы человека
- Варианты психической деятельности человека
- Тестовые задания к главе 6
- Глава 7 циклы и Ритмы Вселенной и их влияние на эволюцию земли
- 7.1. Ритмы Галактики
- 7.2. Ритмы Солнца
- 7.3. Влияние ритмов Галактики и Солнца на геофизические процессы Земли
- Тестовые задания к главе 7.
- Глава 8 колебания климата земли
- 8.1. Причины колебаний климата Земли
- 1. Астрономические факторы (положение Земли в космическом пространстве).
- 8.2. Палеоклиматическая реконструкция климата Земли
- 8.3. Моделирование климата Земли за 3,5 млрд. Лет и долгосрочный прогноз его изменчивости
- Моделирование процесса динамики температурного режима земной поверхности за 3,5 млрд. Лет
- Реконструкция температурных аномалий за 3,5 млрд. Лет до н.В. И прогноз на 1 млрд. Лет вперед
- Реконструкция температурных аномалий
- Реконструкция температурных аномалий за 100 тыс. Лет до н.В. И прогноз на 100 тыс. Лет вперед
- Реконструкция температурных аномалий за 8 тыс. Лет до н.В. И прогноз на 12 тыс. Лет вперед
- Атлантический период отмечен значительным сдвигом природных зон умеренных широт в северном направлении. Судя по палеотемпературной реконструкции, он продолжался 1300 лет (от 6800 до 5500 лет назад).
- Тестовые задания к главе 8.
- Глава 9
- 9.1. Антропогенные воздействия на микроклимат сельской местности
- 9.2. Антропогенные воздействия на микроклимат города
- 9.3. Антропогенное воздействие на глобальный климат планеты
- Глава 10 Законы естествознания
- 10.1. Законы существования материального мира
- 10.2. Законы системной целостности
- 10.3. Законы внутреннего развития систем
- 39. Закон согласования строения (функции) частей подсистемы.
- 10.4. Законы термодинамики систем
- 10.5. Законы иерархии систем
- 51. Периодический закон химических элементов д.И.Менделеева
- 10.6. Законы «система-среда»
- Сверлова Любовь Ивановна доктор географических наук, профессор Концепции современного естествознания
- 680042, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 134, хгаэп, риц