Погода и климат
Погода — это состояние воздуха в одном месте в один момент: жарко, дождь, ветер. Она меняется каждый час. Климат — это средняя погода места за длительное время, обычно за 30 лет и больше.
Климатическая система включает воздух (атмосферу), океаны, лёд, сушу и живые существа. Все они обмениваются теплом и водой. На климат места влияют расстояние от экватора (широта), высота над морем, близость моря, ветры и морские течения.
Изменение климата — это долгое изменение таких средних значений. Климат Земли менялся и раньше сам по себе (ледниковые периоды), но нынешнее изменение быстрое и в основном вызвано людьми.
Парниковый эффект
- Солнечный свет проходит сквозь воздух и нагревает сушу и море.
- Тёплая поверхность отдаёт тепло в виде инфракрасного излучения.
- Парниковые газы поглощают часть этого инфракрасного излучения и часть отправляют обратно вниз.
Главные парниковые газы — водяной пар, углекислый газ (CO₂), метан (CH₄), закись азота (N₂O) и некоторые искусственные газы (ХФУ, ГФУ). Азот и кислород, из которых состоит почти весь воздух, парниковыми газами не являются.
Естественный парниковый эффект полезен: без него средняя температура Земли была бы около −18 °C. Проблема в усиленном парниковом эффекте из-за лишних газов.
Причины от человека и доказательства
- Сжигание ископаемого топлива (угля, нефти, природного газа) для электричества, заводов и транспорта выбрасывает CO₂.
- Вырубка лесов: меньше деревьев поглощает CO₂, а горящие леса его выбрасывают.
- Сельское хозяйство: коровы и рисовые поля выделяют метан, а удобрения — закись азота.
- Цемент и отходы: при производстве цемента выделяется CO₂, а свалки дают метан.
Откуда мы это знаем?
- Пузырьки воздуха, запертые в ледяных кернах, показывают, что до 1750 года CO₂ было около 280 ppm, а сейчас больше 420 ppm (ppm — частей на миллион).
- Записи термометров показывают, что мир теплее примерно на 1.2 °C, чем в конце 1800-х годов.
- Ледники уменьшаются, арктический морской лёд становится тоньше, а уровень моря с 1900 года поднялся примерно на 20 см.
- Годовые кольца деревьев, кораллы и донный ил озёр показывают прошлый климат для сравнения.
Последствия и обратные связи
- Таяние льда и подъём моря: низкие берега и острова затапливает чаще.
- Экстремальная погода: более сильная жара, ливни и наводнения, более долгие засухи, больше лесных пожаров.
- Океаны: тёплая вода обесцвечивает кораллы, а лишний CO₂ делает морскую воду более кислой.
- Живая природа: растения и животные перемещаются к полюсам или в горы; некоторые не успевают.
- Люди: страдают урожаи, запасы воды и здоровье; чаще всего тяжелее всего приходится самым бедным.
Обратные связи
Положительная обратная связь усиливает потепление. Пример: лёд тает → более тёмное море или суша поглощает больше солнечного света → потепление растёт → тает ещё больше льда. Ещё один пример — оттаивание вечной мерзлоты, из которой выделяется метан.
Смягчение и адаптация
Смягчение означает сокращение парниковых газов: солнечная, ветровая и гидроэнергия; электрический и общественный транспорт; экономия энергии дома; защита и посадка лесов; меньше выброшенной еды.
Адаптация означает подготовку к переменам, которые уже идут: дамбы и мангровые заросли на побережье, раннее предупреждение о штормах и жаре, сбор воды, засухоустойчивые культуры.
Страны работают вместе через Организацию Объединённых Наций. Парижское соглашение (2015) ставит цель удержать потепление заметно ниже 2 °C и стремиться к 1.5 °C. Примеры действий — Национальная солнечная миссия Индии и планы борьбы с жарой во многих городах.
Попробуй сам: парник в банке
Поставь два термометра на солнце. Один накрой прозрачной стеклянной банкой. Снимай показания обоих каждые 5 минут в течение 30 минут и нарисуй линейный график. Термометр под банкой нагреется сильнее, потому что тепло с трудом выходит наружу. Это простая модель парника. Потом используй ползунок CO₂ в 3D и сначала предскажи результат, а потом двигай.
Главные формулы и определения
- Ключевой термин: Климат = средняя погода за примерно 30 лет
- Ключевой термин: Парниковые газы = водяной пар, CO₂, CH₄, N₂O, ХФУ
- Ключевой термин: Смягчение = борьба с причиной; Адаптация = приспособление к последствиям
- Приблизительное правило: удвоение CO₂ даёт около 3 °C долгосрочного потепления
Разобранные примеры
1. «Вчера в Мумбаи был сильный дождь» — это про погоду или про климат?
Про погоду. Это описывает один день. А «В Мумбаи большая часть дождей выпадает с июня по сентябрь» — это уже климат.
2. CO₂ вырос с 280 ppm до 420 ppm. На сколько ppm и на сколько процентов?
Рост = 420 − 280 = 140 ppm. Проценты = 140 ÷ 280 × 100 = 50%.
3. Определи, что это: смягчение или адаптация: (а) солнечные панели, (б) дома на сваях в зоне наводнений.
(а) Смягчение: сокращает выбросы. (б) Адаптация: защищает людей от наводнений.
4. Почему таяние арктического льда ускоряет потепление?
Белый лёд отражает солнечный свет. Когда он тает, тёмная морская вода поглощает больше света и нагревается, и тает ещё больше льда. Это положительная обратная связь.
Частые ошибки
- Путать погоду и климат. Один холодный день не опровергает изменение климата.
- Думать, что озоновая дыра вызывает глобальное потепление. Это разные проблемы.
- Считать, что парниковый эффект сам по себе плох. Естественный эффект делает Землю пригодной для жизни, а проблема — в лишнем (усиленном) эффекте.
- Говорить, что главная причина подъёма уровня моря — таяние морского льда. Главные причины — таяние льда на суше и расширение тёплой воды.