Республиканский конкурс исследовательских работ учащихся 1 – 11 классов «ЮНИС»

Республиканский конкурс исследовательских работ
учащихся 1 – 11 классов «ЮНИС»
Секция: Биология и экология
Глобальное потепление: миф или реальность?
Тарасова Татьяна
ученица 11 класса
МБОУ «Танаевская средняя школа» Елабужского муниципального района
Научный руководитель:
учитель географии
Е.Д.Першина
г.Елабуга
2010
1
Содержание работы
1. Введение .............................................................................................. 3
2. Цель, задачи работы ........................................................................... 4
3. Теоретические выкладки ................................................................... 5
4. Практическая часть работы ............................................................... 8
5. Анализ полученных данных ............................................................ 10
6. Выводы .............................................................................................. 11
7. Заключение ....................................................................................... 12
8. Использованная литература ............................................................ 13
9. Приложение №1 ............................................................................... 14
10.Приложение №2 ............................................................................... 14
11. Приложение №3 .............................................................................. 15
12. Приложение №4 .............................................................................. 15
13. Приложение №5 .............................................................................. 16
14. Приложение №6 .............................................................................. 16
15. Приложение №7 .............................................................................. 17
16. Приложение №8 .............................................................................. 17
17. Приложение №9 .............................................................................. 18
18. Приложение №10 ............................................................................ 18
2
Введение
Каждый, кто внимательно следит за научными новостями, не испытывает
недостатка в свидетельствах потепления климата. Практически еженедельно
появляются сообщения об исследованиях в этой сфере. Вот британские натуралисты
сообщают о смещении к северу ареалов некоторых видов птиц. Канадцы отмечают, что
северные реки остаются замерзшими в среднем на две недели меньше, чем полвека
назад. В Гренландии в последние годы резко ускорилось движение ледников,
спускающихся к морю. Арктические льды отступают летом значительно дальше на
север, чем прежде. На Антарктическом полуострове, который вытянулся в сторону
Южной Америки, тоже идет быстрое разрушение ледников. По некоторым данным,
стал замедлять свое течение Гольфстрим…
Складывается впечатление, что на Земле действительно наступает «оттепель».
Однако, чтобы говорить об этом уверенно, нужно проследить за глобальными
изменениями температуры приземного воздуха, что совсем не так просто, как может
показаться на первый взгляд: температура на нашей планете испытывает значительные
колебания как во времени, так и в пространстве.
Чтобы с некоторой точностью определить ее среднюю величину, нужны тысячи
измерений, причем, что важно, все они должны быть выполнены по единой методике.
А чтобы уверенно зафиксировать потепление, такие измерения надо проводить
непрерывно в течение нескольких сотен лет. Подобной методики пока не существует.
Большинство метеостанций создано лишь недавно, а самые старые, где
накоплены многолетние наблюдения, часто расположены в больших городах, где с
развитием энергетики стал формироваться особый микроклимат, существенно
отличающийся от климата окружающих территорий. Например, зимой в центре
Москвы температура может быть на 5 градусов выше, чем по области. Не хватает
метеостанций в полярных районах, в горах, в развивающихся странах. Почти не
охвачены измерениями обширные пространства океанов. Из-за сложностей анализа
глобальных изменений температуры некоторые ученые до сих пор не признают
потепление фактом и предпочитают говорить о нем как о правдоподобной гипотезе,
нуждающейся в тщательной проверке. И все же подтверждений с каждым годом
становится все больше.
Цель работы – осознание наличия глобального потепления как серьёзной
проблемы и его опасности для человечества; доказательство либо опровержение
существующих гипотез и теорий на основе местного материала.
В соответствии с поставленной целью основными задачами являются:
1. Изучить научную литературу, касающуюся данной проблемы;
2. Изучить историю и причины появления глобального потепления;
3.Опираясь на теоретические
потепления для человечества;
выкладки,
выявить
опасность
глобального
4. Получить на Елабужской метеостанции информацию о количестве осадков за
определённый месяц того или иного года, средней, максимальной и минимальной
температуре, средней влажности в январе и июле в период с 1990 по 2009 гг., составить
соответствующие графики и проанализировать их;
3
5.Сделать соответствующие выводы.
Исследование проводилось в апреле 2010 года, анализу подвергались научные
гипотезы по проблеме на данный период и статистические показатели Елабужской
метеостанции с 1990 по 2009 годы.
Теоретические выкладки
На рубеже XXI века проблема глобального потепления климата не перестаёт
волновать мировую общественность, учитывая весьма негативные и социальноэкономические последствия для окружающей среды и современной цивилизации. В
ходе человеческой деятельности в атмосферу ежегодно выбрасывается огромное
количество различных загрязняющих веществ, изменяющих её химический состав.
Многие из них (диоксид углерода, метан, оксиды азота, хлорфторуглероды и др.),
пропуская солнечные лучи, препятствуют длинноволному тепловому излучению от
земной поверхности. Часть этого поглощённого теплового излучения атмосферы
направляется обратно к поверхности Земли, создавая парниковый (тепличный) эффект.
Парниковым эффектом атмосферы называется разность между средней
температурой поверхности планеты и её радиационной температурой (величина,
характеризующая полную (по всему спектру) энергетическую яркость излучающего
тела). Средняя температура по всей Земле в целом приблизительно равна +15 °C, а её
радиационная температура -18 °C, следовательно, парниковый эффект на Земле сейчас
равен +33 °C.
Парниковый эффект был обнаружен Жозефом Фурье в 1824 году и впервые был
исследован в 1896 году известным шведским учёным, лауреатом Нобелевской премии
(1903 г.) Сванте Августом Аррениусом (1859-1927). С тех пор идея принимается за
веру практически без проверки. Эта точка зрения была полностью поддержана
решениями международных экологических конгрессов в Рио-де-Жанейро (Бразилия) в
1992 г. и в Киото (Япония) в 1997 г.. Согласно прогнозам сторонников этих идей, к
2100 году потепление климата может достигнуть 2,5-5 ˚С, а вызванное этим
потеплением повышение уровня океана составит 0,6-1м, что уже может вызвать
затопление прибрежных территорий. По самым пессимистическим прогнозам,
потепление будет способствовать расширению пустынь, исчезновению мерзлоты,
эрозии почв и т.д.. Согласно одной из гипотез, глобальное потепление приведёт к
остановке или серьёзному ослаблению Гольфстрима. Это вызовет существенное
падение средней температуры в Европе (при этом температура в других регионах
повысится, но не обязательно во всех), так как Гольфстрим прогревает континент за
счёт переноса тёплой воды из тропиков.
Согласно гипотезе климатологов М. Юинга и У. Донна, в криоэре существует
колебательный процесс, в котором оледенение (ледниковый период) порождается
потеплением климата, а дегляциация (выход из ледникового периода) —
похолоданием. Это связанно с тем, что в Кайнозое, являющемся криоэрой, при
оттаивании ледяных полярных шапок увеличивается количество осадков в высоких
широтах, что зимой приводит к локальному повышению альбедо (характеристика
отражательных свойств поверхности какого-либо тела). В дальнейшем происходит
снижение температуры глубинных районов континентов северного полушария с
последующим образованием ледников. При замерзании ледяных полярных шапок
ледники в глубинных районах континентов северного полушария, не получая
4
достаточно подпитки в виде осадков, начинают оттаивать.
Научное мнение, выраженное Межгосударственной группой экспертов по
изменению климата (МГЭИК) ООН, и непосредственно поддержанное национальными
академиями наук стран «Большой восьмёрки», заключается в том, что средняя
температура по Земле поднялась на 0,7 °C по сравнению со временем начала
промышленной революции (со второй половины XVIII века), и что «бо́льшая доля
потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью человека», в
первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект, таких как
углекислый газ (CO2) и метан (CH4). Исследование с участием ученых из Шотландии,
Канады и Австралии показало, что вероятность естественных, а не антропогенных
причин изменения климата на планете составляет не более 5%. Согласно тому же
исследованию, с 1980 года средняя температура воздуха на планете поднялась на 0,5
°C, и Земля продолжает нагреваться примерно на 0,16 °C за десятилетие. Однако,
известный американский учёный, бывший президент Национальной академии наук
США Ф.Зейтц официально заявляет, что “экспериментальные данные по изменению
климата не показывают вредного влияния антропогенного использования
углеводородов; в противоположность этому, имеются веские свидетельства, что
увеличение содержания в атмосфере углекислого газа является полезным и приводит к
положительному влиянию на естественный прирост растений и животных в
окружающей среде Земли”.
Важно сказать, что при замерзании вода
связывает некоторое количество углекислого газа, а при таянии – высвобождает его.
Этим объясняется то, что в периоды межледниковых потеплений концентрация этого
газа в атмосфере всегда повышалась. Поэтому, углекислый газ является следствием
потепления, а не его инициатором.
Были предложены разнообразные гипотезы, объясняющие изменения температуры
Земли:






Вариации радиуса и вытянутости земной орбиты. Расстояние от Земли до Солнца
изменяется не только на масштабах времен порядка 100 миллионов лет, но и с
периодом около 20 тысяч лет. При этом уровень летней инсоляции полушарий
регулярно варьируется почти на 10% из-за удаления от Солнца.
Колебания наклона земной оси. Наклон земной оси к плоскости орбиты составляет
23,5° и испытывает колебания величиной 1° за десятки и сотни тысяч лет. Эти
изменения влияют на температурный контраст между высокими и низкими
широтами.
Флуктуации интенсивности космических лучей. Флуктуация – это случайные
отклонения от среднего значения физических величин, характеризующих систему из
большого числа частиц. Космические лучи ионизируют атомы в атмосфере Земли.
Ионы служат центрами конденсации водяного пара и способствуют образованию
облаков, что повышает альбедо Земли. Интенсивность космических лучей меняется
при движении Солнечной системы по Галактике.
Изменение светимости Солнца. Сейчас количество энергии, поступающей от
Солнца, колеблется очень незначительно (примерно на 0,1%). Между тем нельзя
исключить более значительных колебаний на длительных отрезках времени.
Переполюсовка земного магнитного поля. Характерный масштаб — порядка
четверти миллиона лет. Правда, последняя переполюсовка произошла 780 тысяч лет
назад. В момент смены полярности атмосфера в меньшей мере защищена от
действия солнечного ветра и космических лучей.
Парниковые газы в атмосфере. Удерживают инфракрасное излучение Земли,


препятствуя его уходу в космос.
Изменения ландшафтов. От характера земной поверхности и растительности на ней
зависит количество рассеиваемого излучения и в конечном счете альбедо Земли. В
частности, существенное влияние на ландшафт оказывают сельское хозяйство и
урбанизация.
Падения астероидов, крупные вулканические извержения, ядерные взрывы на
поверхности Земли. Выброс аэрозолей в стратосферу уменьшает количество
солнечной энергии, поступающей на Землю, а пыль в тропосфере увеличивает
облачность — так называемый эффект «ядерной зимы». Продолжительность — от
нескольких месяцев до десятков лет.
Хакерский инцидент (ноябрь 2009)
В ноябре 2009 года в результате действий группы неизвестных хакеров был
взломан почтовый сервер Университета Восточной Англии и общественности стало
известно о переписке ученых. Критики заявили, что из переписки можно сделать
вывод, что последние годы температура на Земле не повышается. Руководство
Университета Восточной Англии распространило заявление, в котором подборка писем
для публикации называется тенденциозной и «отрицающей признанный мировым
сообществом факт негативного воздействия деятельности человека на климат». Также в
ответ на критику Климатический центр Университета Восточной Англии (CRU) в
сотрудничестве с Метеорологическим бюро Центра Хедли (Met Office Hadley Centre) 7
декабря 2009 г. разместил в свободном доступе часть базы данных, на основе которых
рассчитывались температуры поверхности Земли. Данные представляют собой
выборку, содержащую информацию с около 1500 наземных метеостанций из общего
числа в 5000 станций.
Практическая часть работы
Я получила на Елабужской метеостанции информацию о количестве осадков за
определённый месяц того или иного года, средней, максимальной и минимальной
температуре, средней влажности в январе и июле в период с 1990 по 2009 гг.. Вот такие
таблицы я составила в этом учреждении на основе архивных данных.
Январь
Года Средняя
температура
за месяц
(в °C)
Максимальная
температура
за месяц
(в °C)
Минимальная
Влажность (в Среднее
температура за %)
количество
месяц
осадков
за
(в °C)
месяц (в мм.)
1990 -11,4
1,3
-30,3
81
42,2
1991 -11,4
1,2
-34,2
82
35,8
1992 -10,3
2,2
-25,2
86
44,9
1993 -10,8
-3,1
-22,9
82
2,4
1994 -9,5
0,9
-23,9
84
31,8
1995 -11,2
1,3
-23,3
83
20,9
1996 -16,1
-5,5
-26,0
85
12,1
1997 -16,9
2,0
-31,9
84
49,1
1998 -11,2
-1,4
-26,2
85
27,4
1999 -10,0
2,2
-29,9
83
71,9
2000 -7,9
1,2
-26,6
84
37,7
2001 -6,2
3,2
-28,1
87
58,3
2002 -19,4
-3,2
-37,7
79
32,7
2003 -11,1
1,3
-33,0
84
30,1
2004 -8,5
2,3
-24,2
87
21,5
2005 -9,0
1,9
-25,3
84
25,2
2006 -18,0
-6,2
-36,3
79
23,9
2007 -3,5
5,4
-21,2
86
78,7
2008 -11,7
2,0
-28,5
82
49,8
2009 -11,4
0,2
-27,4
84
48,4
Года Средняя
температура
за месяц
(в °C)
Максимальная
температура
за месяц
(в °C)
Минимальная
Влажность (в Среднее
температура за %)
количество
месяц
осадков
за
(в °C)
месяц (в мм.)
1990 19,7
32,3
8,8
70
57,0
1991 19,5
34,6
6,8
69
58,5
1992 17,5
30,8
6,8
71
80,7
1993 17,4
27,2
7,3
71
77,2
1994 16,6
27,9
9,2
80
80,3
1995 19,9
31,4
8,3
64
24,3
1996 20,7
34,4
9,3
65
19,3
1997 18,0
32,6
6,4
68
58,1
1998 22,1
35,0
10,5
67
64,9
1999 21,7
31,4
9,0
60
13,6
2000 21,8
33,2
8,5
68
39,9
2001 20,5
33,5
8,6
63
31,7
2002 21,9
34,1
8,0
64
34,2
2003 20,8
30,6
11,6
78
44,1
2004 22,0
34,0
11,4
67,7
142,0
2005 19,0
32,3
7,5
76
166,0
2006 17,9
33,6
6,6
66
81,8
Июль
2007 20,0
33
7,5
75
102,1
2008 21,1
31,7
11,5
70
45,6
2009 19,3
30,4
7,0
60
60,6
На основе этих данных составила графики (Приложения № 1-10) и
проанализировала их. На графиках средних температур (Приложение №1 и №2)
провела контрастные линии, обозначающие среднемноголетние температуры в январе
и июле (в °C), а на графиках среднего количества осадков (Приложение №7 и №8) –
среднегодовое количество осадков за январь и июль (в мм.). Эти числа я взяла из
таблицы на стр. 233 “Географии республики Татарстан: учебного пособия для 8-9
классов средних общеобразовательных школ” (2009 год, А.С. Тайсин, издательство
“Магариф”) в строке “Елабуга”.
Анализ полученных данных
Первое, что бросается в глаза – это то, что самые большие амплитуды колебаний
явно просматриваются во всех графиках хода температуры за январь. Следовательно,
заметные изменения климата, в основном, происходят зимой, в частности, в январе.
Амплитуды колебаний температуры во всех графиках резко начинают
увеличиваться в период с 2000 по 2007 гг.. Это время характеризуется также
нестабильностью среднемесячного выпадения количества осадков и влажности.
Между графиками средних температур (Приложение №1 и №2) и среднего
количества осадков (Приложение №7 и №8) прослеживается явная связь: с
увеличением температуры увеличивается и количество выпавших осадков, то есть
между ними прямо пропорциональная зависимость.
Из графиков минимальных (Приложение №5 и №6) и максимальных (Приложение
№3 и №4) температур видна их нестабильность и тоже прямо пропорциональная
зависимость.
Конечно, 20 лет наблюдений ещё не достаточно для того, чтобы говорить о
заметном изменении климата, но тенденции уже прослеживаются.
Выводы
1.Изучила научную литературу в рамках проблемы и обнаружила множество
разногласий среди авторов, каждый из которых предлагает свою версию причин
возникновения глобального потепления.
2.Изучила историю и возможные причины появления глобального потепления.
Выяснила, что существует колебательный процесс, в котором оледенение (ледниковый
период) порождается потеплением климата, а дегляциация (выход из ледникового
периода) — похолоданием; что при замерзании вода связывает некоторое количество
углекислого газа, а при таянии – высвобождает его. Этим объяснила то, что в периоды
межледниковых потеплений концентрация этого газа в атмосфере всегда повышалась,
поэтому, углекислый газ является следствием потепления, а не его инициатором.
Узнала, что глобальное потепление имеет место в нашей жизни и не зависит от нас. Мы
не являемся инициаторами этой проблемы, но можем ускорить её проявление путём
негативного воздействия на окружающую среду (например, выбросы промышленных
предприятий, автомобильные выхлопы, бессознательное уничтожение лесных и
животных ресурсов и так далее).
3.Глобальное потепление может вызвать затопление прибрежных территорий, по
самым пессимистическим прогнозам, будет способствовать расширению пустынь,
исчезновению мерзлоты, эрозии почв, возможно приведёт к остановке или серьёзному
ослаблению Гольфстрима, что вызовет существенное падение средней температуры в
Европе (при этом температура в других регионах повысится, но не обязательно во
всех), так как Гольфстрим прогревает континент за счёт переноса тёплой воды из
тропиков и т.д., а после этого спровоцировать оледенение (ледниковый период).
4.Получила на Елабужской метеостанции информацию о количестве осадков за
определённый месяц того или иного года, средней, максимальной и минимальной
температуре, средней влажности в январе и июле в период с 1990 по 2009 гг., составила
соответствующие графики и проанализировала их. Выявила, что изменения климата, в
основном, происходят зимой, в частности, в январе. Период с 2000 по 2007 гг..
характеризуется нестабильностью среднемесячного количества выпадаемых осадков,
влажности и амплитуд температур. Выявила прямо пропорциональную зависимость
между средней температурой и количеством выпадаемых осадков, между
минимальными и максимальными температурами.
Заключение
Прирост температуры – сотые доли градуса в год, поэтому у человечества и
природы есть время приспособиться.
Таким образом, итогом исследования стало понимание того, что проблема
глобального потепления существует в реальности, но!
1.Человечество в этом “не виновато”, мы не являемся причиной потепления, но
можем служить катализатором.
2.Глобально потепление выражается в увеличении количества осадков и
нестабильности температурного режима, характерных для умеренного климатического
пояса.
Использованная литература
1. Еженедельник “География”, № 36/2004, стр. 6-10.
2. “География в школе”, № 8/2008, стр. 33-39, статья профессора Ростовского
государственного университета В.А. Вронского “Глобальное потепление
климата и окружающая среда на рубеже XXI века”
3. Журнал “Вокруг света”, №7(2790) Июль 2006 г., рубрика “Досье”
4. География республики Татарстан: учебное пособие для 8-9 классов средних
общеобразовательных школ, 2009 год, А.С. Танайсин, издательство “Магариф”,
стр. 233
5. Популярный энциклопедический иллюстрированный словарь “Европедия”,
издательство “Олма-пресс”, Москва, 2003 год
6. Интернет-ресурсы
Приложение №1
Средняя температура в январе (в °C)
15
10
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Приложение №2
Средняя температура в июле (в °C)
25
20
15
10
5
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Приложение №3
Максимальная температура в январе (в °C)
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Приложение №4
Максимальная температура в июле (в °C)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Приложение №5
Минимальная температура в январе (в °C)
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Приложение №6
Минимальная температура в июле (в °C)
14
12
10
8
6
4
2
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Приложение №7
Среднее количество осадков за январь (в мм.)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Приложение №8
Среднее количество осадков за июль (в мм.)
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Приложение №9
Средняя влажность в январе (в %)
88
86
84
82
80
78
76
74
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Приложение №10
Средняя влажность в июле (в %)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Тезисы
Каждый, кто внимательно следит за научными новостями, не испытывает
недостатка в свидетельствах потепления климата. Практически еженедельно
появляются сообщения об исследованиях в этой сфере. Вот британские натуралисты
сообщают о смещении к северу ареалов некоторых видов птиц. Канадцы отмечают, что
северные реки остаются замерзшими в среднем на две недели меньше, чем полвека
назад. В Гренландии в последние годы резко ускорилось движение ледников,
спускающихся к морю. Арктические льды отступают летом значительно дальше на
север, чем прежде. На Антарктическом полуострове, который вытянулся в сторону
Южной Америки, тоже идет быстрое разрушение ледников. По некоторым данным,
стал замедлять свое течение Гольфстрим…
Складывается впечатление, что на Земле действительно наступает «оттепель».
Однако, чтобы говорить об этом уверенно, нужно проследить за глобальными
изменениями температуры приземного воздуха, что совсем не так просто, как может
показаться на первый взгляд: температура на нашей планете испытывает значительные
колебания как во времени, так и в пространстве.
Чтобы с некоторой точностью определить ее среднюю величину, нужны тысячи
измерений, причем, что важно, все они должны быть выполнены по единой методике.
А чтобы уверенно зафиксировать потепление, такие измерения надо проводить
непрерывно в течение нескольких сотен лет. Подобной методики пока не существует.
Большинство метеостанций создано лишь недавно, а самые старые, где
накоплены многолетние наблюдения, часто расположены в больших городах, где с
развитием энергетики стал формироваться особый микроклимат, существенно
отличающийся от климата окружающих территорий. Например, зимой в центре
Москвы температура может быть на 5 градусов выше, чем по области. Не хватает
метеостанций в полярных районах, в горах, в развивающихся странах. Почти не
охвачены измерениями обширные пространства океанов. Из-за сложностей анализа
глобальных изменений температуры некоторые ученые до сих пор не признают
потепление фактом и предпочитают говорить о нем как о правдоподобной гипотезе,
нуждающейся в тщательной проверке. И все же подтверждений с каждым годом
становится все больше.
Цель работы – осознание наличия глобального потепления как серьёзной
проблемы и его опасности для человечества; доказательство, либо опровержение
существующих гипотез и теорий на основе местного материала.