Влияние человека: Влияние человека на природу может быть и положительным: пример индейцев / Хабр

Влияние человека на природу может быть и положительным: пример индейцев / Хабр

Люди стали оказывать значительное влияние на состояние окружающей среды тысячи лет назад. С увеличением количества людей на Земле это влияние стало только усиливаться. Обычно человек негативно воздействует на природу: сжигает леса, осушает реки, меняет баланс в экосистемах, трансформирует ландшафт местности, где живет.

Но бывают и исключения. Эндрю Трант (Andrew Trant), ученый из Университета Уотерлу, считает, что индейцы Северной Америки постепенно улучшали природу регионов, где они проживали. В этом исследовании также приняли участие специалисты из Института Хакаи и Викторианского университета. Ученые изучали историю развития экосистем региона, связывая эту информацию с данными археологических исследований.

Исследование проходило в ряде регионов Северной Америки. Ученые обнаружили 15 древних стоянок индейцев в Кальверте и островах Хекейт. Для поиска ученые использовали различные технологии, включая археологические методы, изучение ландшафта, сравнение растительности ряда регионов.

Это позволило найти древние стоянки по отходам жизнедеятельности (мусорным кучам), разнице в pH и химическом составе почв.

Индейцы жили на побережье и островах Северной Америки тысячи лет. Все это время они взаимодействовали с окружающей средой. И это влияние было в большинстве случаев положительным. Например, деревья рядом со стоянками индейцев, где те проживали продолжительное время, были выше деревьев того же вида в местах, где люди не жили. Кроме того, эти деревья были более здоровыми.

«Невероятно осознавать, что в наше время, когда большинство исследований показывают негативное влияние человека на природу, открыт и обратный эффект», — говорит Эндрю Трант. «Эти леса процветали благодаря индейцам, жившим на побережье. Более 13 000 лет люди, которые здесь жили, а это 500 поколений, постепенно изменяли местный ландшафт и природу. Поэтому, когда мы смотрим на местность, которая на первый взгляд кажется дикой, нужно понимать, что это результат влияния человека».

Индейцы, жившие на побережье и островах, питались рыбой и моллюсками. Пищевые отходы они выбрасывали в специально отведенных местах. В итоге выброшенные ими за последние 6000 лет органические останки залегают под землей, занимая территории в тысячи квадратных метров. Толщина таких древних мусорных куч достигает в некоторых местах пяти метров. Благодаря отходам индейцев растения получали необходимые для жизни питательные элементы. В частности, это касается кальция, который растения получали из раковин съеденных индейцами моллюсков.

По мнению участников исследования, подобные результаты, скорее всего, будут получены и при изучении прибережных районов в других местах — не обязательно лишь в Северной Америке.

«Эти данные меняют наши представления о времени и влиянии на окружающую среду», — заявил Эндрю Трант. «Мы будем проводить дополнительные исследования для того, чтобы выяснить масштаб изменений».

Что касается заселения Америки индейцами, то, согласно новым данным, первые переселенцы попали в Америку около 23 тысяч лет назад. Это случилось во время последнего ледникового периода. Ряд ученых считает, что первые люди изначально оставались на севере, и только 13 тысяч лет назад началось разделение на северную и южную популяции. 5,5 тысяч лет назад на континент попали инуиты и эскимосы.

К сожалению, выяснить точную картину расселения и связать ее с временной шкалой не представляется возможным из-за отсутствия достаточного количества свидетельств ранних периодов существования человека в Америке. Больше всего археологических находок относятся к культуре Кловис. Свидетельства существования представителей этой культуры находят по всей территории Северной и Центральной Америки.

Влияние человека на окружающую среду: воздействие, факторы

Содержание:

• 1 Основные понятия
• 2 Виды и примеры
• 3 Загрязнение и иные последствия
• 4 Видео – Человек и окружающая среда

Основные понятия

Что возникает в нашем воображении, когда мы говорим: «Влияние человека на окружающую среду»? Огромная труба завода, поднимающаяся высоко в небо и выбрасывающая из себя черные клубы дыма. Такая ассоциация является стереотипом, который и в малой степени не отражает сути проблемы. Влияние человека на окружающую среду многообразнее и имеет комплексный характер, несет угрозу как живой, так и неживой природе всей планеты. Потому сводить проблему только к загрязнению воздуха, воды и почвы, неправильно. Влияние, его факторы и воздействие человека на окружающую среду – это слова, обозначающие разные процессы.

Воздействие – это направленное действие с какой-то целью. Фактор – это движущая сила или причина действия, а влияние – это то, что приводит к изменениям. То есть действие, имеющее причину, цель и вызывающее изменения.

Причина – обеспечение потребностей человека как живого организма, которое далеко не всегда связано с выживанием или потребностью в пище и воде. Цель – изменение природы для максимально удовлетворения своих потребностей. Действий, предпринимаемых для этого, огромное количество. Когда действия вызывают изменения, то обязательно есть и последствия. Для окружающей нас природы, это имеет самое основное значение.

Виды и примеры

В деятельности человека провести строгую границу между действиями, последствиями и причиной, очень сложно. Потому что одно становится частью другого, последствия – причиной, действия – целью.

Например, для эффективного контроля над экосистемой, человек стремиться упростить ее структуру. Он вмешивается в ее функционирование, сокращает видовое разнообразие и численность популяций. Уничтожает виды животных и растений, мешающие продуктивности экосистемы. Меняет ее состав и строение. В результате экосистема становится нежизнеспособной без постоянной помощи и контроля человека. В итоге сокращается количество природных экосистем и увеличивается количество антропогенных, то есть трансформировавшихся в результате активного вмешательства человека. Естественные экосистемы превращаются в искусственные.

Этот процесс стал глобальной тенденцией, так как обеспечивает максимальное удовлетворение нужд человека в пище, воде, энергии и комфорте.

Даже там, где экосистемы остаются природными, ареалы обитания дикой природы уменьшаются, а ее ресурсы исчерпываются. Все это происходит в результате загрязнения, вырубки лесов, перегораживания русел рек, сжигания кислорода, регулирование водного обмена, расширения сельскохозяйственных угодий и территорий городов, добычи полезных ископаемых, накопления отходов, промышленных и бытовых на суше и в воде и так далее. Происходит цепная реакция из действий и последствий, где одно начинает другое и так без конца.

Загрязнение и иные последствия

Загрязнение – это явление, которое содержит в себе и действие и последствия. Оно изменяет структуру вещества или среды, когда количество или концентрация каких-то элементов неестественно возрастает или привносятся инородные элементы. Загрязнение касается всех основных составляющих природы – земли, воды и воздуха. Источники его практически все сферы деятельности человека от производственной до бытовой. Загрязняющими элементами являются не только химические вещества, но и физические явления, радиация, шум и так далее. Возникло загрязнение с началом научно-технической революции. Первыми предприятиями, которые начали существенно загрязнять окружающую среду, были химические производства резины и минеральных удобрений. Загрязнение играет основную роль в нарушениях функций и состава биосферы, которые влекут ее изменения, не до конца изученные и осознанные последствия.

На окружающую среду факторы влияния человека носят двойственный характер, хотя последствия одни и те же – оскудение природы. С одной стороны, человечество нуждается во все большем количестве продуктов питания, для чего у природы отбирает все новые земли. С другой, имеет постоянную необходимость в увеличении энергии.

Воздействие человека на окружающую среду не всегда влечет за собой планируемые или прогнозируемые последствия. И самые опасные из них именно те, которых не ожидали. Ярким примером может служить «глобальное потепление» климата. Уничтожение лесов и сжигание топлива одновременно ведут к уменьшению кислорода в атмосфере, а изобретение аэрозолей – к уменьшению озона. Таким образом, возле Земли стало накапливать больше тепла. Одно – активнее проникать извне, другое – задерживаться. Итогом может быть ускоренное таяние ледников, повышение уровня океана и затопление суши.

Как бы ни были взаимосвязаны цель, причина, последствия, их надо разделять и внимательно к ним относиться.

Видео – Человек и окружающая среда

Каково воздействие человека на биоразнообразие?

В настоящее время в вашем веб-браузере отключен JavaScript. Включите JavaScript, чтобы наш веб-сайт отображался должным образом.

Вот инструкции по включению JavaScript в вашем браузере.

Вверх

• Введение
• Что такое биоразнообразие?
• Почему биоразнообразие важно?
• Как мы измеряем биоразнообразие?
• Каковы масштабы утраты биоразнообразия?
• Компенсируют ли новые виды потерю существующих видов?
• Где происходит наибольшая потеря биоразнообразия и почему?
• Увеличиваются или уменьшаются темпы утраты биоразнообразия?
• Каково состояние биоразнообразия в Великобритании?
• Как люди влияют на биоразнообразие?
• Как рост населения планеты и рост потребления влияют на биоразнообразие?
• Как изменение климата влияет на биоразнообразие?
• Как обезлесение влияет на биоразнообразие?
• Что мы можем сделать для защиты биоразнообразия?
• Что лично я могу сделать для защиты биоразнообразия?
• Можем ли мы позволить природе восстанавливаться без вмешательства?
• Как мы решаем, что стоит сохранить или приложить усилия для защиты?
• Благодарности

Вниз

• Введение

  В простейшем случае биоразнообразие описывает жизнь на Земле – различные гены, виды и экосистемы, составляющие биосферу, а также различные среды обитания, ландшафты и регионы, в которых они существуют.

  Мы ответили на некоторые из ваших самых популярных вопросов о биоразнообразии.
  введение

• Что такое биоразнообразие?

  Биоразнообразие — это все живое на нашей планете — от мельчайших бактерий до крупнейших растений и животных. На данный момент мы идентифицировали около 1,6 миллиона видов, но это, вероятно, лишь небольшая часть форм жизни на Земле.

  Читать полный ответ

• Почему важно биоразнообразие?

  Биоразнообразие необходимо для процессов, поддерживающих всю жизнь на Земле, включая человека. Без широкого круга животных, растений и микроорганизмов у нас не может быть здоровых экосистем.

  Читать полный ответ

• Как мы измеряем биоразнообразие?

  Мы еще многого не знаем о сложности биоразнообразия на Земле.

  Мы измеряем его несколькими способами, наиболее распространенным из которых является подсчет видов.
  Читать полный ответ

• Каковы масштабы утраты биоразнообразия?

  Список известных недавних вымираний по-прежнему составляет небольшую часть всех видов на планете, но он намного превышает дочеловеческий уровень, и данные свидетельствуют о том, что он быстро растет.

  Читать полный ответ

• Мы регулярно слышим об открытии новых видов — разве это не компенсирует потерю существующих видов?

  Ежегодно открывают, описывают и называют тысячи ранее неизвестных видов.

  Читать полный ответ

• Где происходит наибольшая потеря биоразнообразия и почему?

  Утрата биоразнообразия наиболее заметна на островах и в определенных местах вокруг тропиков.

  Читать полный ответ

• Увеличиваются или уменьшаются темпы утраты биоразнообразия?

  По сравнению с 1,6 миллионами видов, известных на Земле, число зарегистрированных исчезновений может показаться очень низким.

  Читать полный ответ

• Каково состояние биоразнообразия в Великобритании?

  В Великобритании насчитывается более 70 000 известных видов животных, растений, грибов и микроорганизмов.

  Читать полный ответ

• Как люди влияют на биоразнообразие?

  Человечество влияет на биоразнообразие планеты различными способами, как преднамеренными, так и случайными.

  Читать полный ответ

• Как рост населения планеты и рост потребления влияют на биоразнообразие?

  С середины 20 века человеческая популяция резко выросла.

  Читать полный ответ

• Как изменение климата влияет на биоразнообразие?

  Изменения окружающей среды, вызванные изменением климата, нарушают естественную среду обитания и виды, и это еще только проясняется.

  Читать полный ответ

• Как обезлесение влияет на биоразнообразие?

  Леса содержат одни из самых богатых концентраций биоразнообразия на планете. Но в период с 1990 по 2020 год было потеряно около 420 миллионов гектаров преимущественно тропических лесов.

  Читать полный ответ

• Что мы можем сделать для защиты биоразнообразия?

  Утрата естественной среды обитания происходит на протяжении тысячелетий, но ученые уверены, что у нас есть способы помочь восстановить биоразнообразие.

  Читать полный ответ

• Что лично я могу сделать для защиты биоразнообразия?

  В то время как широкомасштабные изменения в поведении, политике и мерах будут иметь важное значение, жизненно важную роль должны сыграть отдельные лица.
  Читать полный ответ

• Можем ли мы позволить природе восстановиться без вмешательства?

  Утрата биоразнообразия является сложной проблемой, включающей множество пересекающихся процессов. Хотя природа может восстановиться, если оставить ее для этого, для этого требуются кардинальные изменения в нашем поведении.

  Читать полный ответ

• Как мы решаем, что стоит сохранить или приложить усилия для защиты?

  Ценность мира природы можно интерпретировать по-разному: от ее экономической ценности до присущих ей социальных, культурных и эмоциональных преимуществ.

  Читать полный ответ

• Благодарности

  Найдите основных авторов и рецензентов вопросов и ответов по биоразнообразию.

  Подробнее

Была ли эта страница полезной?

Спасибо за ваш отзыв

Спасибо за ваш отзыв. Пожалуйста, помогите нам улучшить эту страницу, приняв участие в нашем коротком опросе.

Делиться:

Подпишитесь на информационные бюллетени

Анализ: Почему ученые считают, что 100% глобального потепления происходит по вине человека

Степень человеческого вклада в современное глобальное потепление является предметом горячих дискуссий в политических кругах, особенно в США.

Во время недавних слушаний в Конгрессе Рик Перри, министр энергетики США, заметил, что «встать и сказать, что глобальное потепление на 100% связано с деятельностью человека, я думаю, на первый взгляд, просто неоправданно».

Однако наука о вкладе человека в современное потепление совершенно ясна. Согласно пятому оценочному отчету Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), выбросы и деятельность человека вызвали около 100% потепления, наблюдаемого с 1950 года.

Здесь Carbon Brief исследует, как каждый из основных факторов, влияющих на климат Земли, будет влиять на температуру по отдельности, и как их совокупное воздействие почти точно предсказывает долгосрочные изменения глобальной температуры.

Анализ Carbon Brief показывает, что:

• С 1850 года почти все долгосрочное потепление можно объяснить выбросами парниковых газов и другой деятельностью человека.
• Если бы планету нагревали только выбросы парниковых газов, мы ожидали бы, что потепление будет примерно на треть больше, чем произошло на самом деле. Они компенсируются охлаждением от антропогенных атмосферных аэрозолей.
• По прогнозам, к 2100 году количество аэрозолей значительно сократится, в результате чего общее потепление, обусловленное всеми факторами, приблизится к потеплению только за счет парниковых газов.
• Естественная изменчивость климата Земли вряд ли сыграет главную роль в долгосрочном потеплении.

Анимация Розамунд Пирс для Carbon Brief. Изображения через Alamy Stock Photo.

В какой степени потепление вызвано деятельностью человека?

В своем пятом оценочном отчете за 2013 г. МГЭИК заявила в своем резюме для политиков, что «чрезвычайно вероятно, что более половины наблюдаемого повышения глобальной средней приземной температуры» с 1951 до 2010 года было вызвано деятельностью человека. Под «чрезвычайно вероятным» подразумевалось, что с вероятностью от 95% до 100% более половины современного потепления вызвано деятельностью человека.

Это несколько запутанное утверждение часто неправильно истолковывалось как подразумевающее, что ответственность человека за современное потепление лежит где-то между 50% и 100%. На самом деле, как указал д-р Гэвин Шмидт из НАСА, наиболее подразумеваемая МГЭИК догадка заключалась в том, что люди ответственны примерно за 110 % наблюдаемого потепления (в диапазоне от 72 % до 146 %), а естественные факторы в отдельности привели к небольшому похолоданию в течение последние 50 лет.

Точно так же недавняя четвертая национальная оценка климата США показала, что от 93% до 123% наблюдаемого потепления в 1951-2010 годах было связано с деятельностью человека.

Эти выводы привели к некоторой путанице в отношении того, как более 100% наблюдаемого потепления можно отнести на счет деятельности человека. Вклад человека более 100% возможен, потому что естественное изменение климата, связанное с вулканами и солнечной активностью, скорее всего, привело бы к небольшому похолоданию за последние 50 лет, компенсировав часть потепления, связанного с деятельностью человека.

«Воздействия», изменяющие климат

Ученые измеряют различные факторы, влияющие на количество энергии, которая достигает и остается в климате Земли. Они известны как «радиационные воздействия».

Эти воздействия включают парниковые газы, которые улавливают исходящее тепло, аэрозоли – как в результате деятельности человека, так и в результате извержений вулканов – которые отражают поступающий солнечный свет и влияют на образование облаков, изменения в солнечной энергии, изменения в отражательной способности поверхности Земли, связанные с землепользованием, и многие другие факторы.

Чтобы оценить роль каждого воздействия в наблюдаемых изменениях температуры, компания Carbon Brief адаптировала простую статистическую климатическую модель, разработанную доктором Карстеном Хаустейном и его коллегами из Оксфордского университета и Университета Лидса. Эта модель находит взаимосвязь между антропогенными и естественными климатическими воздействиями и температурой, которая лучше всего соответствует наблюдаемым температурам как в глобальном масштабе, так и только над сушей.

На приведенном ниже рисунке показана предполагаемая роль каждого отдельного воздействия на климат в изменении глобальной приземной температуры с момента начала регистрации в 1850 году, включая парниковые газы (красная линия), аэрозоли (темно-синяя), землепользование (светло-голубая), озон (розовый). , солнечные (желтые) и вулканы (оранжевые).

Черные точки показывают температуру, наблюдаемую в рамках проекта температуры поверхности Земли в Беркли, а серая линия показывает расчетное потепление в результате комбинации всех различных типов воздействий.

Глобальные средние температуры поверхности Земли в Беркли (черные точки) и смоделированное влияние различных радиационных воздействий (цветные линии), а также сочетание всех воздействий (серая линия) за период с 1850 по 2017 год. См. методы в конце статью для подробностей. Диаграмма Carbon Brief с использованием Highcharts.

Комбинация всех радиационных воздействий, как правило, достаточно хорошо соответствует долгосрочным изменениям наблюдаемых температур. Существует некоторая межгодовая изменчивость, в первую очередь из-за явлений Эль-Ниньо, которая не обусловлена ​​изменениями внешних факторов. Существуют также периоды с 1900 по 1920 и с 1930 по 1950 годы, когда очевидны более серьезные расхождения между прогнозируемым и наблюдаемым потеплением как в этой простой модели, так и в более сложных моделях климата.

На диаграмме показано, что из всех проанализированных радиационных воздействий только увеличение выбросов парниковых газов приводит к масштабам потепления, наблюдаемым за последние 150 лет.

Если бы планету нагревали только выбросы парниковых газов, мы ожидали бы, что потепление будет примерно на треть больше, чем произошло на самом деле.

Итак, какую роль играют все остальные факторы?

Дополнительное потепление от парниковых газов компенсируется двуокисью серы и другими продуктами сгорания ископаемого топлива, образующими атмосферные аэрозоли. Аэрозоли в атмосфере отражают поступающую солнечную радиацию обратно в космос и увеличивают образование высоких отражающих облаков, охлаждая Землю.

Озон — недолговечный парниковый газ, который улавливает уходящее тепло и нагревает Землю. Озон не выделяется напрямую, а образуется при разложении в атмосфере метана, угарного газа, оксидов азота и летучих органических соединений. Увеличение содержания озона напрямую связано с выбросами этих газов человеком.

В верхних слоях атмосферы уменьшение содержания озона, связанное с хлорфторуглеродами (ХФУ) и другими галоидоуглеводородами, разрушающими озоновый слой, имело умеренный охлаждающий эффект. Суммарные эффекты комбинированных изменений озона в нижних и верхних слоях атмосферы незначительно нагрели Землю на несколько десятых долей градуса.

Изменения в использовании земли влияют на отражательную способность поверхности Земли. Например, замена леса полем, как правило, увеличивает количество солнечного света, отражаемого обратно в космос, особенно в снежных регионах. Чистый климатический эффект изменений в землепользовании с 1850 года — умеренное похолодание.

Вулканы оказывают кратковременное охлаждающее воздействие на климат из-за выброса сульфатных аэрозолей высоко в стратосферу, где они могут оставаться в воздухе в течение нескольких лет, отражая поступающий солнечный свет обратно в космос. Однако, как только сульфаты дрейфуют обратно на поверхность, охлаждающий эффект вулканов исчезает. Оранжевой линией показано предполагаемое воздействие вулканов на климат с резкими скачками температуры до 0,4°C, связанными с крупными извержениями.

3 января 2009 г. — извержение Сантьягито, Гватемала. Предоставлено: Stocktrek Images, Inc. / Alamy Stock Photo.

Наконец, солнечная активность измеряется спутниками за последние несколько десятилетий и оценивается на основе подсчета солнечных пятен в более отдаленном прошлом. Количество энергии, поступающей на Землю от Солнца, незначительно колеблется в цикле около 11 лет. С 1850-х годов наблюдается небольшое увеличение общей солнечной активности, но количество дополнительной солнечной энергии, достигающей Земли, невелико по сравнению с другими исследованными радиационными воздействиями.

За последние 50 лет количество солнечной энергии, достигающей Земли, немного уменьшилось, а температура резко возросла.

Антропогенное воздействие соответствует наблюдаемому потеплению

Точность этой модели зависит от точности оценок радиационного воздействия. Некоторые виды радиационного воздействия, такие как концентрация CO2 в атмосфере, могут быть измерены напрямую и имеют относительно небольшие погрешности. Другие, такие как аэрозоли, подвержены гораздо большей неопределенности из-за сложности точного измерения их воздействия на образование облаков.

Они учтены на приведенном ниже рисунке, на котором показаны комбинированные естественные воздействия (синяя линия) и воздействия человека (красная линия), а также неопределенности, которые статистическая модель связывает с каждым из них. Эти заштрихованные области основаны на 200 различных оценках радиационного воздействия, включая исследования, пытающиеся оценить диапазон значений для каждой из них. Неопределенности в отношении человеческого фактора увеличиваются после 1960 г., в основном из-за увеличения выбросов аэрозолей после этого момента.

Глобальные средние температуры поверхности Земли в Беркли (черные точки) и смоделированное влияние всех комбинированных естественных (синяя линия) и антропогенных (красная линия) радиационных воздействий с соответствующими неопределенностями (заштрихованные области) за период с 1850 по 2017 год. Комбинация всех также показаны природные и антропогенные воздействия (серая линия). Подробности смотрите в методах в конце статьи. Диаграмма Carbon Brief с использованием Highcharts.

В целом, потепление, связанное со всеми антропогенными воздействиями, довольно хорошо согласуется с наблюдаемым потеплением, показывая, что около 104% общего потепления с начала «современного» периода в 1950 г. приходится на деятельность человека (и 103% с 1850 г.), т.е. аналогично значению, сообщенному МГЭИК. Комбинированные естественные воздействия показывают умеренное похолодание, в основном вызванное извержениями вулканов.

Простая статистическая модель, используемая для этого анализа компанией Carbon Brief, отличается от гораздо более сложных климатических моделей, обычно используемых учеными для оценки влияния потепления на человека. Климатические модели не просто «приспосабливают» воздействия к наблюдаемым температурам. Климатические модели также включают изменения температуры в пространстве и во времени и могут учитывать различную эффективность радиационного воздействия в разных регионах Земли.

Однако при анализе воздействия различных воздействий на глобальную температуру сложные климатические модели обычно дают результаты, аналогичные простым статистическим моделям. На приведенном ниже рисунке из Пятого оценочного доклада МГЭИК показано влияние различных факторов на температуру за период с 1950 по 2010 год. Наблюдаемые температуры показаны черным цветом, а сумма антропогенных воздействий показана оранжевым цветом.

Рисунок ТР10 из Пятого оценочного доклада МГЭИК. Наблюдаемые температуры взяты из HadCRUT4. GHG — все хорошо перемешанные парниковые газы, ANT — общее антропогенное воздействие, OA — антропогенное воздействие, кроме ПГ (в основном аэрозолей), NAT — естественное воздействие (солнечное и вулканическое), а Internal Variability — оценка потенциального воздействия многодесятилетнего океана. циклы и тому подобные факторы. Столбики погрешностей показывают погрешность в одну сигму для каждого. Источник: МГЭИК.

Это говорит о том, что только человеческое воздействие привело бы к примерно 110% наблюдаемого потепления. МГЭИК также включила в модели оценочную величину внутренней изменчивости за этот период, которая, как они предполагают, является относительно небольшой и сравнимой с величиной естественных воздействий.

Как сообщает Carbon Brief профессор Габи Хегерл из Эдинбургского университета: «В отчете IPCC есть оценка, которая в основном говорит о том, что наилучшее предположение — это отсутствие вклада [от естественной изменчивости] с небольшой неопределенностью».

Сухопутные районы нагреваются быстрее

За последнее столетие температура на суше повышалась значительно быстрее, чем средняя глобальная температура, и в последние годы температура достигла примерно на 1,7°C выше доиндустриального уровня. Рекорд температуры на суше также уходит во времени дальше, чем рекорд глобальной температуры, хотя период до 1850 года подвержен гораздо большей неопределенности.

Человеческое и естественное радиационное воздействие можно сопоставить с температурой земли с помощью статистической модели. Величина антропогенных и естественных воздействий будет немного различаться между наземными и глобальными температурами. Например, извержения вулканов, по-видимому, оказывают большее влияние на сушу, поскольку температура суши, вероятно, быстрее реагирует на быстрые изменения внешних факторов.

На приведенном ниже рисунке показан относительный вклад каждого отдельного радиационного воздействия в температуру суши с 1750 года.

Средняя температура поверхности Земли из Беркли (черные точки) и смоделированное влияние различных радиационных воздействий (цветные линии), а также комбинация всех воздействий (серая линия) за период с 1750 по 2017 год. Диаграмма составлена ​​Carbon Brief с использованием Highcharts.

Комбинация всех воздействий, как правило, достаточно хорошо соответствует наблюдаемым температурам, с краткосрочной изменчивостью вокруг серой линии, в основном обусловленной явлениями Эль-Ниньо и Ла-Нинья. До 1850 года наблюдается более широкий разброс температур, отражающий гораздо большую неопределенность в записях наблюдений того времени.

Все еще существует период около 1930 и 1940 годов, когда наблюдения превышают то, что предсказывает модель, хотя различия менее выражены, чем в глобальных температурах, а расхождение 1900-1920 годов в основном отсутствует в наземных записях.

Извержения вулканов в конце 1700-х и начале 1800-х годов резко выделяются в земельной летописи. Извержение вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году, возможно, привело к резкому снижению температуры на суше на 1,5°C, хотя в то время записи ограничивались частями Северного полушария, и поэтому трудно сделать однозначный вывод о глобальных последствиях. В целом, вулканы снижают температуру земли почти в два раза больше, чем глобальные температуры.

Что может произойти в будущем?

Carbon Brief использовал ту же модель для прогнозирования будущих изменений температуры, связанных с каждым воздействующим фактором. На приведенном ниже рисунке показаны наблюдения до 2017 г., а также будущие радиационные воздействия после 2017 г. в рамках RCP6.0, сценария будущего потепления от среднего до высокого.

Глобальная средняя температура поверхности Земли в Беркли (черные точки) и смоделированное влияние различных радиационных воздействий (цветные линии) за период с 1850 по 2100 год. Воздействия после 2017 г. взяты из RCP6.0. Диаграмма Carbon Brief с использованием Highcharts.

При наличии радиационного воздействия для сценария RCP6.0 простая статистическая модель показывает потепление примерно на 3°C к 2100 году, что почти идентично среднему потеплению, обнаруженному климатическими моделями.

Ожидается, что в будущем радиационное воздействие CO2 будет продолжать увеличиваться, если выбросы возрастут. С другой стороны, аэрозоли, по прогнозам, достигнут пика на сегодняшнем уровне и значительно снизятся к 2100 году, в значительной степени из-за опасений по поводу качества воздуха. Это сокращение количества аэрозолей усилит общее потепление, приближая общее потепление от всего радиационного воздействия к потеплению только от парниковых газов. Сценарии RCP предполагают отсутствие конкретных будущих извержений вулканов, поскольку их время неизвестно, в то время как солнечная энергия продолжает свой 11-летний цикл.

Этот подход также можно применить к температуре земли, как показано на рисунке ниже. Здесь показаны температуры суши между 1750 и 2100 годами, а также воздействия после 2017 года из RCP6.0.

Средняя температура поверхности Земли из Беркли (черные точки) и смоделированное влияние различных радиационных воздействий (цветные линии) за период с 1750 по 2100 год. Воздействия после 2017 г. взяты из RCP6.0. Диаграмма Carbon Brief с использованием Highcharts.

Ожидается, что суша будет нагреваться примерно на 30 % быстрее, чем земной шар в целом, поскольку скорость потепления над океанами компенсируется поглощением тепла океаном. Это видно из результатов модели, где к 2100 году земля прогреется примерно на 4°C по сравнению с глобальным показателем в 3°C в сценарии RCP6.0.

Существует широкий диапазон будущего потепления, возможного при различных сценариях RCP и различных значениях чувствительности климатической системы, но все они демонстрируют аналогичную картину снижения будущих выбросов аэрозолей и большую роль воздействия парниковых газов на будущие температуры.

Роль естественной изменчивости

Хотя естественные воздействия солнца и вулканов, по-видимому, не играют значительной роли в долгосрочном потеплении, существует также естественная изменчивость, связанная с циклами океана и изменениями в поглощении тепла океаном.

Поскольку подавляющее большинство энергии, захваченной парниковыми газами, поглощается океанами, а не атмосферой, изменения в скорости поглощения тепла океаном потенциально могут иметь большое влияние на температуру поверхности. Некоторые исследователи утверждают, что многодесятилетние циклы, такие как Атлантическое многодесятилетнее колебание (АМО) и Тихоокеанское десятилетнее колебание (ТДО), могут играть роль в потеплении в десятилетнем масштабе.

Хотя все долгосрочное потепление объясняется человеческим фактором, существуют определенные периоды, когда потепление или похолодание происходило быстрее, чем это можно объяснить на основе наших лучших оценок радиационного воздействия. Например, небольшое несоответствие между оценкой, основанной на радиационном воздействии, и наблюдениями в середине 1900-х годов может свидетельствовать о роли естественной изменчивости в этот период.

Ряд исследователей изучили возможность естественной изменчивости влиять на долгосрочные тенденции потепления. Они обнаружили, что обычно он играет ограниченную роль. Например, д-р Маркус Хубер и д-р Рето Кнутти из Института изучения атмосферы и климата (IAC) в Цюрихе обнаружили максимально возможный вклад естественной изменчивости около 26 % (+/- 12 %) за последние 100 лет и 18 % (+/- 9%) за последние 50 лет.

Кнутти сообщает Carbon Brief:

«Мы никогда не можем полностью исключить, что естественная изменчивость больше, чем мы сейчас думаем. Но это слабый аргумент: вы, конечно, никогда не можете исключить неизвестное неизвестное. Вопрос в том, есть ли веские или хотя бы какие-либо доказательства этому. И ответ — нет, на мой взгляд.

Модели примерно правильно передают краткосрочную изменчивость температуры. Во многих случаях их даже слишком много. И в долгосрочной перспективе мы не можем быть уверены, потому что наблюдения ограничены. Но вынужденная реакция в значительной степени объясняет наблюдения, так что нет никаких свидетельств из 20-го века, что мы что-то упускаем…

Даже если бы было обнаружено, что модели недооценивают внутреннюю изменчивость в три раза, крайне маловероятно [вероятность менее 5 %], что внутренняя изменчивость может привести к наблюдаемому тренду».

Точно так же д-р Мартин Столпе и его коллеги, также из IAC, недавно проанализировали роль многолетней естественной изменчивости как в Атлантическом, так и в Тихом океанах. Они обнаружили, что «менее 10% наблюдаемого глобального потепления во второй половине 20-го века вызвано внутренней изменчивостью в этих двух океанских бассейнах, что подтверждает отнесение большей части наблюдаемого потепления к антропогенным воздействиям».

Внутренняя изменчивость, вероятно, играет гораздо большую роль в региональных температурах. Например, в создании необычно теплых периодов в Арктике и США в 1930-х гг. Однако его роль в воздействии на долгосрочные изменения глобальных приземных температур, по-видимому, ограничена.

Заключение

Хотя существуют естественные факторы, влияющие на климат Земли, совокупное влияние вулканов и изменения солнечной активности привело бы к похолоданию, а не к потеплению за последние 50 лет.

Глобальное потепление, наблюдавшееся за последние 150 лет, почти полностью совпадает с тем, что ожидается от выбросов парниковых газов и другой деятельности человека, как в рассматриваемой здесь простой модели, так и в более сложных моделях климата. Наилучшая оценка вклада человека в современное потепление составляет около 100%.

Некоторая неопределенность остается из-за роли естественной изменчивости, но исследователи предполагают, что колебания океана и подобные факторы вряд ли могут быть причиной более чем небольшой доли современного глобального потепления.

Методология

Простая статистическая модель, используемая в этой статье, адаптирована из Индекса глобального потепления, опубликованного Haustein et al (2017). В свою очередь, он основан на модели Otto et al (2015).

Модель оценивает вклад в наблюдаемое изменение климата и устраняет влияние естественных межгодовых колебаний с помощью множественной линейной регрессии наблюдаемых температур и предполагаемых реакций на общие антропогенные и общие естественные факторы изменения климата. Воздействующие реакции предоставляются стандартной простой климатической моделью, приведенной в главе 8 МГЭИК (2013 г.), но размер этих реакций оценивается на основе соответствия наблюдениям. Воздействие основано на значениях IPCC (2013 г.) и обновлено до 2017 г. с использованием данных NOAA и ECLIPSE. 200 вариантов этих воздействий были предоставлены доктором Пирсом Форстером из Университета Лидса, что отражает неопределенность в оценках воздействий. Электронная таблица Excel, содержащая их модель, также предоставляется.

Модель была адаптирована путем расчета отклика на воздействие для каждого из различных основных климатических воздействий, а не просто на общее воздействие человека и природы, с использованием данных Беркли Земли для наблюдений. Время затухания термического отклика, используемого при преобразовании воздействий в отклики на воздействия, было скорректировано и составило один год, а не четыре года для вулканических воздействий, чтобы лучше отражать быстрое время отклика, присутствующее в наблюдениях. Влияние явлений Эль-Ниньо и Ла-Нинья (ЭНЮК) было удалено из наблюдений с использованием подхода, адаптированного из Фостера и Рамсторфа (2011), и индекса Каплана Эль-Ниньо 3,4 при расчете отклика вулканической температуры, поскольку в противном случае перекрытие между вулканами и ЭНЮК усложняет эмпирические оценки.