V. Атмосфера. Влияние деятельности человека на атмосферу и климат

V. I. Основные особенности атмосферы и климата Земли¹

Атмосфера - это газовая оболочка Земли с содержащимися в ней аэрозольными частицами. Она движется вместе с твердой Землей как единое целое и одновременно принимает участие во вращении Зем­ли. Газы сжимаемы, и потому плотность воздуха наибольшая у зем­ной поверхности, убывая кверху. Половина всей массы атмосферы сосредоточена в нижних 5 км, а три четверти - в нижних 10 км.

Атмосфера состоит из концентрических слоев, отличающихся своими характеристиками, - тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы, экзосферы и магнитосферы. В нижнем из слоев, тропо­сфере, температура воздуха убывает с высотой; средняя величина вертикального градиента температуры составляет 0,6°С/100 м. Выше тропосферы падение температуры с высотой в конце концов сменя-

*Для более углубленного изучения этих вопросов рекомендуется учебник С.П.Хро­мова и М.А.Петросянца "Метеорология и климатология". 4-е изд. М.: Изд-во МГУ, 1994. 520 с.

ется ее ростом. В тропиках толщина тропосферы в среднем состав­ляет 15-17 км, в умеренных широтах - 10-12 км, над полюсами - до 8-9 км. В тропосфере сосредоточено 4/5 всей массы воздуха атмо­сферы и почти весь водяной пар. Она взаимодействует с нижележа­щими оболочками Земли. Большая часть геоэкологических проблем, относящихся преимущественно к атмосфере, сосредоточена в тропо­сфере, и в особенности на нижней ее границе.

Физическое состояние атмосферы в данной точке в данный мо­мент времени называется погодой. В свою очередь, совокупность атмосферных условий (то есть погод) данной местности за много­летний период называют локальным климатом. Конкретные типы локальных климатов определяются такими географическими факто­рами как широта места, распределение суши и моря, положение мес­та по отношению к океанам, а также его положение в системе общей циркуляции атмосферы, крупномасштабные особенности рельефа, растительный покров, снежный покров и морские льды, океаниче­ские течения. Из локальных климатов складываются географически обусловленные климаты на территориях более высоких рангов, вплоть до континентов, океанов и Земли в целом.

В формировании погоды и климата участвуют три основных взаи­мосвязанных и взаимообусловленных группы атмосферных процес­сов, называемых климатообразующими: теплооборот, влагооборот и атмосферная циркуляция.

Под термином теплооборот понимается сумма процессов получе­ния, преобразования, переноса и потери тепла в системе земля- атмосфера. О нем уже вкратце говорилось в разделе И.3.1. Теплообо­рот предопределяет важнейшую климатологическую характеристику - температурный режим того или иного места. Распределение темпе­ратуры воздуха зависит от общих условий притока солнечной радиа­ции в зависимости от широты, от расположения суши и моря, по- разному аккумулирующих тепло, и от воздушных течений, перено­сящих тепловую энергию от одних областей к другим.

Атмосферный воздух у земной поверхности содержит существен­ное количество влаги, в среднем от 0,2% в полярных районах до 2,5% у экватора. Под термином влагооборот понимается сумма про­цессов накопления, отдачи и переноса влаги, определяющих особен­ности увлажнения данного места. Большую роль играют процессы фазовых переходов (испарение или конденсация, таяние или замер­зание) влаги в атмосфере и в слое взаимодействия между земной по­верхностью и атмосферой. Благодаря этим процессам осуществляет­ся взаимосвязь между тепловым и водным режимами географиче­ской оболочки.

Неравномерное распределение тепла в атмосфере приводит к не­равномерному распределению атмосферного давления, а от распре­деления давления зависят воздушные течения. Ряд факторов предо­пределяет закономерное распределение на Земле основных бариче­ских центров (То есть центров повышенного или пониженного атмо­сферного давления) и его изменения по сезонам года. Они и форми­руют столь же закономерную систему крупномасштабных воздуш­ных течений на Земле, называемую общей циркуляцией атмосферы. Общая циркуляция атмосферы - одна из характернейших особенно­стей экосферы.

Вследствие большой подвижности атмосферы и относительно бы­строго ее перемешивания в нижних 100 км процентное соотношение содержащихся в ней газов постоянно (в %% по объему):

Азот Кислород Аргон Углекислый газ 78,08 20,95 0,93 0,03

На долю остальных нескольких десятков, и даже сотен газов при­ходится всего лишь 0,01%, но многие из этих газов, как мы увидим далее, играют значительную роль в состоянии экосферы.

Процессы и особенности атмосферы изменяются под воздействи­ем деятельности человека. Локальные изменения состояния природ- но-территориальных комплексов (ландшафтов), такие как возникно­вение и развитие городов, оросительных и других земледельческих систем, антропогенные преобразования пастбищ, возникновение во­дохранилищ и пр. ведут к локальным изменениям климата. Крупно­масштабные антропогенные изменения поверхности Земли (напри­мер, обезлесение, опустынивание, деградация внутренних морей и озер и др.) также обусловливают изменения особенностей теплового и водного режима на больших территориях и акваториях, хотя пока еще менее заметные.

Наряду с изменениями физических особенностей атмосферы с вы­текающими отсюда последствиями, происходят антропогенные из­менения ее газового состава. По-видимому, в настоящее время роль человека проявляется сильнее в этой области, и химические транс­формации в атмосфере создают ряд серьезных геоэкологических проблем. К их числу надо отнести антропогенное изменение климата

и его последствия, нарушение естественного состояния озонового слоя, асидификацию экосферы, включая кислотные осадки, и ло­кальное загрязнение атмосферы.