URSS.ru Магазин научной книги
Id: 339968
755

Физическая теория глобального потепления:
Алгоритм расчета климатического будущего

2026. 344 с.
  • Онлайн-книга

Аннотация

В книге рассмотрены основные свойства геосфер, составляющих климатическую систему Земли. Дается описание наблюдаемых изменений глобального климата с начала ХХ века и его основных последствий. Приводится решение вековой задачи о чувствительности земной системы к антропогенным выбросам парниковых газов, а также уточненная концепция энергетики парникового эффекта. Приводятся функции, положенные в основу алгоритма аналитического расчета... (Подробнее)


Оглавление
top
Оглавление5
Предисловие9
Глава 1. Планета Земля и составляющие климатической системы12
1. Планета Земля в Солнечной системе12
2. Биосфера и ее составляющие19
3. Литосфера, криосфера и почва27
4. Гидросфера и свойства воды34
5. Атмосфера, озоновый слой и космические ливни40
6. Прогнозирование климатического будущего опирается на знание о настоящем и прошлом климатической системы Земли48
Глава 2. Циклы энергии и вещества в биосфере55
1. Радиационный баланс Земли и аэрозоли55
2. Фотосинтез — первоисточник жизненной энергии60
3. Круговорот энергии и вещества в биосфере64
4. Биогеохимические циклы углерода70
5. Энергия жизни74
6. Антропоцен как новая эпоха в геохронологии83
Глава 3. Изменение климата как глобальная проблема89
1. Климатические проявления кризиса и группа МГЭИК-IPCC89
2. Стратегия устойчивого развития цивилизации и Конвенция РКИК ООН96
3. Киотский протокол и нереальность количественных целей Парижского соглашения101
4. Пределы роста возобновляемой энергетики106
5. Возможные сценарии декарбонизации энергетики115
6. Особенности энерго-климатической истории современной цивилизации126
7. Иллюзия возможности полного улавливания парникового газа СО2132
Глава 4. Климат и причины его изменения136
1. Климат и погода136
2. Климат и экосистемы суши140
3.Внешние и внутренние природные климатические циклы146
3.1. Изменение орбитальных параметров Земли146
3.2. Изменение солнечной активности151
3.3. Собственная изменчивость климатической системы152
3.4. Вулканические извержения155
4. Источники техногенного воздействия на климатическую систему156
Глава 5. Природа парникового эффекта165
1. Парниковые газы в атмосфере165
1.1. Водяной пар165
1.2. Диоксид углерода167
1.3. Метан168
1.4. Закись азота и хлор-фторуглероды170
2. Накопление парниковых газов в атмосфере171
3. Поглощение солнечной энергии Землей175
4. Эффект обратных климатических связей183
5. Селективность поглощения теплового излучения парниковыми газами187
Глава 6. Расчетные функции процесса глобального потепления191
1. Функция чувствительности климатической системы Земли к антропогенным выбросам парниковых газов (решение вековой задачи Аррениуса)191
2. Уточненная концепция энергетики парникового эффекта201
3. Интенсивность поглощения парниковой тепловой энергии климатической системой Земли209
4. Условие постоянства темпа роста текущего значения средней глобальной температуры приземного слоя атмосферы215
5. Продолжительность процесса глобального потепления221
6. Тепловая энергия, аккумулированная климатической системой Земли223
7. Основные потоки энергии, формируемые антропогенными парниковыми газами в климатической системе Земли225
Глава 7. Алгоритм аналитического расчета глобального потепления и его последствий236
1. Расчет роста уровня Мирового океана236
2. Расчет роста частоты повторяемости природных стихийных бедствий246
3. Последовательность расчетных действий при прогнозировании глобального потепления256
4. Расчет глобального потепления и его последствий для трех возможных сценариев декарбонизации мировой энергетики263
5. Климатическое будущее цивилизации при умеренном сценарии декарбонизации энергетики до 2100 г. и последующем обеспечении углеродной нейтральности273
6. Наиболее вероятное климатическое будущее цивилизации за пределами XXI века в условиях глобального потепления279
7. Основные результаты исследований физических особенностей глобального потепления в составе алгоритма аналитического расчета289
Глава 8. От состояния климатического кризиса к сфере разума293
1. Антропогенное глобальное потепление остановить невозможно293
2. Климатическое будущее цивилизации в конце XXI века297
3. Адаптация человечества к последствиям глобального изменения климата304
4. Энерго-демографическое будущее цивилизации309
5. Простых решений по выходу из климатического кризиса не существует320
6. Ноосфера — сфера разума326
Словарь333
Литература337

Предисловие
top

Планета Земля и Биосфера — это единое для всего живого пространство, которое не может быть выбрано по желанию человека и которое не может быть заменено на какое-то другое. Именно подобное понимание Биосферы как среды обитания человечества и необходимость предвидения параметров и прогноза все более усиливающегося процесса глобального потепления легли в основу настоящей книги.

Шаги глобального эколого-климатического кризиса становятся все слышнее: подвергается истреблению животный и растительный мир, уменьшаются запасы чистой воды, сводятся леса, истощаются почвы, изменяется глобальный климат. Глобальное потепление — это долговременный процесс, который постепенно сужает пространство комфортной жизни на Земле, и как следствие происходит невиданная по масштабам миграция населения с Юга на Север. Человек уже начинает бороться за место в тени.

Климатологи всего мира признают, что наблюдаемое глобальное потепление — это не результат действия «слепых сил» природы, а рукотворный процесс, который невозможно полностью остановить. Фундамент «горячего» климатического будущего был заложен человечеством в XX веке тысячами дымовых труб и выбросами в атмосферу миллиардов тонн парниковых газов, однако винить себя в этих выбросах человечество не должно. Человечество развивалось в соответствии с естественными законами эволюции, увеличивая энергопотребление и не зная о том, что выброшенный в атмосферу вроде бы безвредный диоксид углерода будет на протяжении столетий нагревать Землю.

В конце прошлого столетия человечество осознало опасность невольно сотворенного и запущенного им глобального потепления и в рамках ООН разработало Рамочную конвенцию об изменении климата, получившую развитие в Киотском протоколе и Парижском соглашении. В частности, в Парижском соглашении для сдерживания глобального потепления предлагается осуществить во многом неосуществимые «быстрые и глубокие» изменения в мировой энергетике.

Человечеством движет желание жить и продолжать свой род, поэтому оно хочет знать какое климатическое будущее его ожидает в условиях нарастающей тепловой мощности парникового эффекта. Человечеству нужна «климатическая правда», чтобы адаптационными действиями успеть обеспечить условия по сохранению жизнеспособности цивилизации в будущем. Не случайно в Климатической доктрине РФ говорится о необходимости получения достоверных сведений об ожидаемых последствиях глобального потепления, которые нужны для своевременного реагирования человечества на усиливающиеся угрозы.

Для решения названной климатической проблемы Правительство РФ Постановлением от 08.02.2022 г. № 133 утвердило Федеральную научно-техническую программу (ФНТП) в области экологического развития РФ и климатических изменений на 2021–2030 гг. В рамках ФНТП намечается решить три фундаментальные задачи: уточнить оценку чувствительности земной системы к антропогенным выбросам парниковых газов; улучшить качество климатических прогнозов; научиться прогнозировать изменение статистики усиливающихся экстремальных погодно-климатических событий.

В настоящей монографии излагаются физические основы процесса глобального потепления и приводится ряд авторских функций, позволяющих решать все три поставленные в Федеральной программе задачи — оценивать чувствительность климатической системы Земли к выбросам парниковых газов, рассчитывать параметры глобального потепления и его основных последствий при всех возможных сценариях декарбонизации мировой экономики.

Реальность такова, что сегодняшним обращением с ископаемым топливом и другими действиями человечество определяет далекое климатическое будущее. Накопленные в атмосфере и добавляемые к ним миллиарды тонн антропогенных выбросов парниковых газов разгоняют глобальное потепление, отчего каждый последующий год становится жарче предыдущего. Человечество своей хозяйственной деятельностью может либо ускорить, либо замедлить наступление горячего климатического будущего, но остановить в ближайшие десятилетия этот запущенный процесс оно не в состоянии. Что касается экономической стороны борьбы с глобальным изменением климата, то никто не будет торопиться со снижением использования ископаемого топлива. Жесткая конкуренция компаний и государств не позволяет направлять на решение климатических проблем большие инвестиции, эффективность которых представляется сомнительной. Получаемые с помощью предлагаемого алгоритма климатические прогнозы позволяют планировать необходимые адаптационные мероприятия по защите цивилизации от усиливающихся природных стихийных бедствий на горизонте от 100 до 200 ближайших лет.

Изучение климата и тем более его прогнозирование связано с необходимостью исследований и учета множества факторов. В климатологии как ни в какой другой науке идет борьба воззрений по поводу причин и способов расчета опасных последствий глобального потепления, а также необходимых действий по адаптации населения и инфраструктуры к этим последствиям. По этой причине некоторые из рассмотренных в книге вопросов и предлагаемых выводов могут показаться дискуссионными, что вполне закономерно.

Экономическое развитие и глобальный климат станут устойчивыми, когда цивилизация сумеет «вписать» свою производственную деятельность в естественные биосферные циклы. Российская образовательная система должна проповедовать и передавать молодому поколению основные принципы гармоничного и устойчивого развития цивилизации, обозначать линии экологических ограничений, которые человечество не должно переступать во имя сохранения жизни на Земле.

Основная цель книги заключается в том, чтобы увеличить круг людей, понимающих природу парникового эффекта — этого сложного спектрального явления и физические основы глобального потепления. Надеюсь, что книга расширит расчетный арсенал климатологов и экологов, поможет повысить точность и достоверность выполняемых ими прогнозных климатических расчетов, а также позволит оптимизировать действия по адаптации инфраструктуры и населения Земли к учащающимся природным стихийным бедствиям.

Сердечная признательность моей жене и другу Лидии Дмитриевне, которая в период работы над книгой и в течение многих-многих лет озаряет вдохновением, душевным теплом и светом мою жизнь.


Об авторе
top
photoТетельмин Владимир Владимирович
Доктор технических наук, академик Российской академии естественных наук и Российской экологической академии, главный специалист Института экологии Российского университета дружбы народов (РУДН), член Общественного совета при Минэнерго РФ. Участвовал в научном обосновании проектирования и строительства всех крупнейших ГЭС Сибири; в декабре 1991 г. представлял Сибирский регион в собрании учредителей-выборщиков современной Российской академии наук (РАН). Депутат Государственной думы РФ I и II созывов, заместитель председателя Комитета по экологии, соавтор множества законов, направленных на защиту окружающей среды и здоровья, например «Об охране озера Байкал» (1999), ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» (1999) и «О гидрометеорологической службе РФ». С 2010 по 2021 гг. был председателем НТС Всероссийского общества охраны природы (ВООП). Автор более 200 научных публикаций, в том числе 30 учебников и монографий.