Презентация на тему «Изменение климата»

Слайд 1. Изменение климата

• Причины, наблюдаемые последствия и международные меры реагирования

Доклад: Здравствуйте! Тема моей презентации — изменение климата. Это одна из тех тем, где важно отделить научные факты от разговоров вокруг них, поэтому я буду опираться на данные систем наблюдений и на оценочные доклады Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Разберём, из чего складывается климат, что и насколько изменилось, какие причины за этим стоят и что предпринимают государства.

Слайд 2. Содержание

• Введение
• Климат и погода: ключевые понятия
• Климатическая система Земли
• Климатообразующие факторы
• Парниковый эффект: физика явления
• Основные парниковые газы
• Рост концентрации углекислого газа
• Естественная изменчивость климата
• Наблюдаемые изменения климата
• Структура мировых выбросов
• Естественные и антропогенные причины
• Учёные, объяснившие парниковый эффект
• Последствия для криосферы и океана
• Экосистемы и биоразнообразие
• Последствия для хозяйства и здоровья
• Изменение климата на территории России
• От Рио-де-Жанейро до Парижа
• Парижское соглашение: суть и цели
• Смягчение выбросов и адаптация
• Выводы
• Список литературы

Доклад: Разговор построю в четыре шага. Сначала введём понятия и разберём устройство климатической системы и парниковый эффект. Затем посмотрим на измеренные изменения и на структуру выбросов. Дальше — последствия для природы, хозяйства и для нашей страны. И в конце — международные договоры и практические меры смягчения и адаптации.

Слайд 3. Введение

• Изменение климата — устойчивый сдвиг средних характеристик погоды, сохраняющийся десятилетия и столетия; его изучает климатология на стыке физики атмосферы, океанологии и геофизики.
• По Шестому оценочному докладу Межправительственной группы экспертов по изменению климата (2021 год) глобальная приземная температура в 2011–2020 годах была примерно на 1,1 °C выше уровня 1850–1900 годов.
• Тема напрямую затрагивает сельское хозяйство, энергетику, водные ресурсы, строительство в зоне многолетней мерзлоты и здоровье населения.
• Ответ мирового сообщества оформлен договорами: Рамочная конвенция ООН об изменении климата (1992 год) и Парижское соглашение (2015 год).

Доклад: Начну с того, почему тема заслуживает отдельной презентации. Изменение климата — это не погода за окном и не отдельно взятое жаркое лето, а устойчивый сдвиг многолетнего режима, который фиксируется десятилетиями. По Шестому оценочному докладу глобальная температура в 2011–2020 годах была примерно на градус с небольшим выше уровня середины девятнадцатого века. Для России это ещё и вопрос практический: мерзлота, сток рек, сроки полевых работ.

Слайд 4. Климат и погода: ключевые понятия

• Погода — состояние атмосферы в данной точке в конкретный момент: температура, осадки, ветер, облачность.
• Климат — многолетний режим погоды, характерный для местности; по правилам Всемирной метеорологической организации осредняется за тридцать лет.
• Климатическая норма — среднее значение метеорологической величины за стандартный тридцатилетний период (сейчас это 1991–2020 годы).
• Изменение климата — статистически значимый сдвиг средних значений или изменчивости, сохраняющийся десятилетия и дольше.
• Глобальное потепление — рост средней температуры приземного воздуха планеты, главная, но не единственная черта современных изменений.

Доклад: Чтобы дальше говорить точно, разведём похожие слова. Погода — это состояние атмосферы здесь и сейчас, климат — многолетний режим, который по правилам Всемирной метеорологической организации осредняют за тридцать лет. Норма — это среднее за такой стандартный период, сейчас за 1991–2020 годы. А глобальное потепление — только одна, пусть и главная, черта изменения климата: меняются ещё осадки, ветры и повторяемость опасных явлений.

Слайд 5. Климатическая система Земли

• Пять оболочек связаны потоками тепла, влаги и вещества, поэтому изменение в одной отзывается во всех остальных.
• Инерция у оболочек разная: атмосфера откликается за дни, океан — за десятилетия, ледниковые щиты — за тысячи лет.
• Источник энергии один — солнечное излучение; климат складывается из его прихода, отражения и ухода тепла в космос.
• Именно поэтому климат рассчитывают как единую систему, а не как поведение одной только атмосферы.
• Атмосфера — воздушная оболочка, переносит тепло и влагу, откликается на воздействия за дни и недели
• Гидросфера — Мировой океан запасает и перераспределяет тепло, его отклик измеряется десятилетиями
• Криосфера — ледники, морские льды и многолетняя мерзлота, отражают солнечный свет и хранят пресную воду
• Биосфера — растительность и почвы обмениваются углеродом с атмосферой и меняют отражательную способность
• Литосфера — рельеф и поверхность суши задают распределение тепла и влаги, меняются за тысячи лет

Доклад: Климат создаёт не одна атмосфера, а пять связанных оболочек. Атмосфера откликается быстро, за дни и недели; океан — за десятилетия; ледниковые щиты — за тысячи лет. Из-за такой разной инерции система запаздывает: даже если выбросы прекратить сегодня, океан ещё долго будет догревать и поднимать уровень. Именно поэтому климат моделируют целиком, а не по частям.

Слайд 6. Климатообразующие факторы

• Климат в каждой точке планеты складывается из трёх групп причин: сколько энергии приходит от Солнца, как эту энергию перераспределяют воздушные и водные потоки и как её принимает сама земная поверхность.
• Солнечная постоянная
• Наклон земной оси
• Форма орбиты
• Широта места
• Пояса давления
• Преобладающие ветры
• Морские течения
• Муссоны
• Суша и море
• Рельеф и высота
• Отражательная способность
• Растительный покров

Доклад: Теперь о том, что задаёт климат конкретного места. Первая группа причин — астрономическая: сколько энергии приходит от Солнца и под каким углом, а это зависит от широты, наклона оси и формы орбиты. Вторая — циркуляционная: ветры и морские течения перераспределяют уже полученное тепло. Третья — свойства самой поверхности: суша или море, горы или равнина, лес или снег, ведь снег отражает почти всё, а тёмный лес почти всё поглощает.

Слайд 7. Парниковый эффект: физика явления

• Солнце излучает преимущественно в видимом диапазоне, и атмосфера пропускает эти лучи к поверхности почти без потерь.
• Нагретая поверхность излучает энергию обратно, но уже в невидимом инфракрасном, тепловом диапазоне.
• Парниковые газы — водяной пар, углекислый газ, метан — поглощают часть теплового излучения и переизлучают его во все стороны, в том числе вниз.
• Из-за этого приземный слой воздуха теплее, чем был бы без атмосферы: около плюс 15 °C вместо примерно минус 18 °C.
• Рост концентрации парниковых газов усиливает эффект: планета удерживает больше тепла, и равновесие устанавливается при более высокой температуре.

Доклад: Парниковый эффект — обычная физика, а не что-то вредное само по себе. Солнце светит в основном в видимом диапазоне, атмосфера эти лучи пропускает. Нагретая поверхность отдаёт тепло обратно уже в инфракрасном диапазоне, и вот его парниковые газы задерживают. Благодаря этому у поверхности около плюс пятнадцати градусов, а без атмосферы было бы около минус восемнадцати. Проблема начинается тогда, когда концентрация этих газов быстро растёт.

Слайд 8. Основные парниковые газы

• Вклад газа в потепление зависит не только от концентрации, но и от способности поглощать тепловое излучение и от времени жизни в атмосфере.
• Водяной пар даёт наибольший вклад в естественный парниковый эффект, однако его содержание регулируется температурой, а не выбросами.

Доклад: В таблице собраны основные парниковые газы. Обратите внимание на правую колонку: метан мощный, но живёт около двенадцати лет, а углекислый газ слабее в пересчёте на молекулу, зато остаётся в атмосфере сотни лет — поэтому он и накапливается. Водяной пар даёт наибольший вклад в естественный парниковый эффект, но его количество определяется температурой воздуха, а не выбросами, и он работает как усилитель, а не как первопричина.

Слайд 9. Рост концентрации углекислого газа

• До промышленной революции концентрация углекислого газа держалась около 280 частей на миллион.
• Непрерывные измерения ведутся с 1958 года в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайских островах — это знаменитая кривая Килинга.
• К 2023 году среднегодовая концентрация превысила 420 частей на миллион, то есть выросла примерно в полтора раза.

Доклад: График показывает главный измеренный факт всей темы. Непрерывные измерения углекислого газа ведутся с 1958 года на вулкане Мауна-Лоа — это знаменитая кривая Килинга. До промышленной революции концентрация держалась около двухсот восьмидесяти частей на миллион, а к 2023 году превысила четыреста двадцать. Рост идёт не только вверх, но и с ускорением, и это уже не оценка, а прямое измерение.

Слайд 10. Естественная изменчивость климата

• Климат менялся и до появления человека: за последний миллион лет ледниковые и межледниковые эпохи сменяли друг друга.
• Причина этих колебаний — циклы Миланковича: изменения формы орбиты (около 100 тысяч лет), наклона оси (41 тысяча лет) и прецессии (около 26 тысяч лет).
• Свой вклад дают колебания солнечной активности и крупные извержения вулканов, чей пепел на год-два охлаждает планету.
• Летопись древнего климата читают по ледяным кернам: керн станции «Восток» в Антарктиде глубиной около 3,6 километра восстановил условия за 420 тысяч лет.

Доклад: Важно помнить: климат менялся и без человека. Форма орбиты, наклон оси и прецессия — циклы Миланковича — раскачивали планету между ледниковыми и межледниковыми эпохами. Знаем мы это благодаря ледяным кернам: керн станции «Восток» в Антарктиде глубиной около трёх с половиной километров развернул летопись за четыреста двадцать тысяч лет. Ключевая деталь — эти циклы работают десятками тысяч лет, а не за сто.

Слайд 11. Наблюдаемые изменения климата

• Изменения фиксируют независимые системы наблюдений: метеорологические станции, океанские буи, спутники и радиозонды.
• 1,1 °C — Рост температуры — 2011–2020 годы к уровню 1850–1900 годов
• 0,20 м — Подъём уровня океана — за 1901–2018 годы, по оценке МГЭИК
• 3,7 мм — Подъём уровня за год — среднее за 2006–2018 годы, втрое быстрее начала века
• 13 % — Убыль морского льда — сокращение сентябрьской площади в Арктике за десятилетие

Доклад: Здесь четыре цифры, за которыми стоят разные системы наблюдений. Рост температуры за 2011–2020 годы относительно 1850–1900 годов; подъём уровня океана на двадцать сантиметров за столетие; современная скорость подъёма — почти четыре миллиметра в год, то есть втрое быстрее, чем в начале двадцатого века; и сокращение сентябрьского морского льда в Арктике примерно на десятую часть за каждое десятилетие. Все они получены независимо друг от друга и сходятся.

Слайд 12. Структура мировых выбросов

• Оценка МГЭИК за 2019 год: доли прямых выбросов парниковых газов по секторам мировой экономики.
• Около трёх четвертей выбросов связано со сжиганием ископаемого топлива — угля, нефти и природного газа.

Доклад: Круговая диаграмма отвечает на вопрос «откуда выбросы». По оценке экспертов за 2019 год примерно треть даёт энергетика, около четверти — промышленность, ещё пятая часть — сельское и лесное хозяйство вместе с землепользованием, транспорт — примерно шестую часть, здания — небольшую долю напрямую. Если сложить всё, что связано со сжиганием угля, нефти и газа, получится около трёх четвертей.

Слайд 13. Естественные и антропогенные причины

• Причины разделяют по характеру воздействия и по скорости: естественные факторы действуют неравномерно и в обе стороны, антропогенные — однонаправленно и очень быстро по геологическим меркам.
• Колебания солнечной активности — за последние десятилетия слабые и без устойчивого роста
• Извержения вулканов — кратковременное похолодание на один-два года
• Циклы Миланковича — работают на масштабе десятков тысяч лет
• Внутренняя изменчивость океана — Эль-Ниньо и Ла-Нинья, годы и десятилетия
• Сжигание угля, нефти и газа — главный источник углекислого газа
• Сведение лесов и распашка земель — потеря естественных поглотителей углерода
• Сельское хозяйство и отходы — выбросы метана и закиси азота
• Промышленные процессы — производство цемента, металлургия, фторсодержащие газы

Доклад: Теперь самый спорный в обыденных разговорах вопрос: как отличают естественные причины от антропогенных. Метод простой по сути: смотрят на «почерк». Солнечная активность за последние десятилетия не растёт, вулканы дают короткие похолодания, орбитальные циклы слишком медленные. А вот рост концентрации парниковых газов совпадает по времени и по величине с наблюдаемым потеплением — и именно он остаётся, когда все прочие факторы учтены.

Слайд 14. Учёные, объяснившие парниковый эффект

• Жозеф Фурье, 1768–1830, Французский математик, в 1824 году первым объяснил, что атмосфера удерживает тепло у поверхности
• Джон Тиндаль, 1820–1893, Ирландский физик, в 1859 году измерил поглощение теплового излучения углекислым газом и водяным паром
• Сванте Аррениус, 1859–1927, Шведский химик, в 1896 году впервые рассчитал, насколько удвоение углекислого газа повысит температуру
• Михаил Иванович Будыко, 1920–2001, Советский климатолог, создатель теории теплового баланса Земли и ранних прогнозов потепления

Доклад: За современным пониманием стоит длинная цепочка работ. Жозеф Фурье ещё в 1824 году сообразил, что атмосфера удерживает тепло. Джон Тиндаль в 1859 году поставил опыт и измерил, какие газы поглощают тепловое излучение. Сванте Аррениус в 1896 году сделал первый количественный расчёт эффекта от удвоения углекислого газа. А Михаил Иванович Будыко разработал теорию теплового баланса Земли и одним из первых предупредил о будущем потеплении.

Слайд 15. Последствия для криосферы и океана

• Горные ледники отступают почти во всех районах мира, а от них зависит питание рек, водоснабжение городов и орошение полей.
• Гренландский и Антарктический ледниковые щиты теряют массу, и это главный вклад в ускорение подъёма уровня океана.
• Океан поглотил свыше 90 % избыточного тепла климатической системы, поэтому вода нагревается и расширяется.
• Поглощение углекислого газа делает воду более кислой: закисление мешает моллюскам и кораллам строить известковый скелет.

Доклад: Последствия лучше всего видны там, где вода меняет фазу. Горные ледники отступают почти повсеместно, а от них питаются реки, которыми пользуются миллионы людей. Гренландия и Антарктида теряют массу — это главный вклад в ускорение подъёма уровня океана. И отдельный сюжет: океан поглотил свыше девяноста процентов избыточного тепла и заодно много углекислого газа, отчего вода становится более кислой — это бьёт по моллюскам и кораллам.

Слайд 16. Экосистемы и биоразнообразие

• Ареалы видов смещаются к полюсам и вверх по склонам гор вслед за подходящими температурами.
• Сдвигаются сроки сезонных явлений: раньше зацветают растения, раньше возвращаются перелётные птицы.
• Рассогласование сроков разрывает пищевые цепи — птенцы вылупляются, когда пик численности насекомых уже прошёл.
• Тепловодные кораллы теряют симбиотические водоросли и обесцвечиваются во время морских волн тепла.
• Особенно уязвимы виды Арктики и высокогорий: отступать им уже некуда.

Доклад: Живая природа реагирует смещением. Ареалы ползут к полюсам и вверх по горным склонам, растения зацветают раньше, птицы прилетают раньше. Беда в том, что разные виды сдвигаются с разной скоростью, и цепочки рассинхронизируются: птенцы вылупляются, когда насекомых уже мало. Тяжелее всего видам Арктики и высокогорий — им отступать просто некуда.

Слайд 17. Последствия для хозяйства и здоровья

• Последствия проявляются не столько как ровный рост средней температуры, сколько как учащение опасных погодных явлений.
• 01 — Сельское хозяйство — Смещаются сроки полевых работ, растут риски засух и суховеев
• 02 — Водные ресурсы — Меняется сток рек, чаще чередуются паводки и маловодье
• 03 — Инфраструктура — Оттаивание мерзлоты деформирует здания, дороги и трубопроводы
• 04 — Здоровье людей — Волны жары опасны для пожилых и сердечно-сосудистых больных

Доклад: Для хозяйства и здоровья опаснее не сама средняя температура, а учащение крайностей. В сельском хозяйстве смещаются сроки работ и растут риски засух. В водном хозяйстве сильнее качается сток рек. Инфраструктура на мерзлоте теряет опору вместе с прочностью грунта. А волны жары — это измеримый рост смертности среди пожилых и людей с болезнями сердца.

Слайд 18. Изменение климата на территории России

• По данным Росгидромета, Россия теплеет заметно быстрее планеты в целом — примерно на 0,5 °C за десятилетие начиная с 1976 года.
• Сильнее всего потепление проявляется в Арктике и в Сибири, а многолетняя мерзлота занимает около 65 % площади страны.
• Оттаивание мерзлоты снижает прочность грунтов и повреждает фундаменты, дороги, аэродромы и трубопроводы.
• Климатическая доктрина Российской Федерации (2009 год, новая редакция 2023 года) задаёт цели адаптации и снижения выбросов, а стратегия низкоуглеродного развития до 2050 года ориентирует страну на углеродную нейтральность к 2060 году.

Доклад: Для России тема особенно чувствительна по двум причинам. Первая — мы теплеем быстрее среднего по планете, примерно на полградуса за десятилетие начиная с 1976 года, и сильнее всего в Арктике и Сибири. Вторая — около двух третей площади страны занимает многолетняя мерзлота, на которой стоят города, дороги и трубопроводы. Ответом стали Климатическая доктрина и стратегия низкоуглеродного развития с ориентиром на углеродную нейтральность к 2060 году.

Слайд 19. От Рио-де-Жанейро до Парижа

• Основной принцип — общая, но дифференцированная ответственность: обязательства зависят от уровня развития страны и её вклада в накопленные выбросы.
• Рамочная конвенция задала общую цель и порядок отчётности, а конкретные обязательства оформляются отдельными протоколами и соглашениями.
• Высший орган конвенции — ежегодная Конференция сторон, на которой согласуются решения, правила учёта и отчётности.
• 1988 — создана Межправительственная группа экспертов
• 1992 — принята Рамочная конвенция ООН в Рио-де-Жанейро
• 1994 — конвенция вступила в силу
• 1997 — принят Киотский протокол
• 2015 — принято Парижское соглашение
• 2019 — Россия присоединилась к соглашению

Доклад: Международная работа выстраивалась постепенно. В 1988 году создали Межправительственную группу экспертов — орган, который сводит воедино научные данные. В 1992 году в Рио-де-Жанейро приняли Рамочную конвенцию ООН, она вступила в силу в 1994 году. Затем Киотский протокол 1997 года ввёл количественные обязательства для развитых стран, а в 2015 году его сменило Парижское соглашение. Россия присоединилась к нему в 2019 году.

Слайд 20. Парижское соглашение: суть и цели

• Парижское соглашение принято в декабре 2015 года на Конференции сторон в Париже и вступило в силу 4 ноября 2016 года: страны обязались удерживать рост глобальной средней температуры значительно ниже 2 °C относительно доиндустриального уровня и прилагать усилия для ограничения его величиной 1,5 °C.
• 2 °C — Верхний предел — Рост температуры к уровню 1850–1900 годов
• 1,5 °C — Желаемый ориентир — Цель, к которой соглашение призывает стремиться
• 190+ — Стран-участниц — Соглашение носит практически всеобщий характер

Доклад: Парижское соглашение устроено иначе, чем Киотский протокол: обязательства страны определяют сами, но регулярно отчитываются и пересматривают их в сторону усиления. Общая цель — удержать потепление значительно ниже двух градусов и стремиться к полутора. Важная оговорка: когда отдельный год оказывается теплее полутора градусов, это ещё не означает, что цель нарушена — в соглашении речь идёт о долговременном среднем уровне, а не об одном году.

Слайд 21. Смягчение выбросов и адаптация

• Климатическая политика опирается на два взаимодополняющих направления: смягчение убирает саму причину изменений, адаптация уменьшает ущерб от тех изменений, которых уже не избежать.
• Замещение угля и нефти возобновляемыми источниками, природным газом и атомной энергией
• Повышение энергоэффективности зданий, транспорта и промышленности
• Сохранение и восстановление лесов как естественных поглотителей углерода
• Улавливание и захоронение углекислого газа на крупных предприятиях
• Защитные сооружения на морских побережьях и в поймах рек
• Засухоустойчивые сорта и пересмотр сроков полевых работ
• Особые строительные нормы для зон оттаивающей мерзлоты
• Системы раннего предупреждения о волнах жары и наводнениях

Доклад: Практические действия делятся надвое, и одно другое не заменяет. Смягчение убирает причину: меняем структуру энергетики, повышаем энергоэффективность, сохраняем леса, улавливаем углекислый газ на крупных предприятиях. Адаптация уменьшает ущерб от того, что уже неизбежно: дамбы, засухоустойчивые сорта, особые строительные нормы для мерзлоты и системы раннего предупреждения. Адаптация нужна даже при самых быстрых сокращениях выбросов — из-за инерции системы.

Слайд 22. Выводы

• Климат — свойство единой системы из атмосферы, океана, криосферы, биосферы и поверхности суши, поэтому изменение в одной оболочке отзывается во всех.
• Независимые системы наблюдений согласованно показывают потепление: около 1,1 °C в 2011–2020 годах относительно 1850–1900 годов.
• Естественные факторы объясняют колебания прошлого, но не объясняют быстрый рост температуры последних десятилетий; главный вклад в него вносит рост концентрации парниковых газов от хозяйственной деятельности.
• Последствия затрагивают ледники, океан, экосистемы, сельское хозяйство, инфраструктуру и здоровье людей — особенно в Арктике и в зоне многолетней мерзлоты.
• Ответ строится на двух опорах — снижении выбросов и адаптации — и закреплён Рамочной конвенцией ООН (1992 год) и Парижским соглашением (2015 год).

Доклад: Подведу итоги. Климат — это единая система, и менять её способны как естественные, так и антропогенные факторы. Наблюдения независимых служб согласованно показывают потепление примерно на градус с небольшим за последние полтора столетия. Естественные причины объясняют колебания прошлого, но не нынешнюю скорость, и главный вклад вносит рост концентрации парниковых газов. Ответ строится на снижении выбросов и адаптации и закреплён международными договорами.

Слайд 23. Список литературы

• Будыко, М. И. Климат в прошлом и будущем / М. И. Будыко. — Ленинград : Гидрометеоиздат, 1980. — 351 с.
• Дроздов, О. А. Климатология : учебник / О. А. Дроздов, В. А. Васильев, Н. В. Кобышева. — Ленинград : Гидрометеоиздат, 1989. — 568 с.
• Кислов, А. В. Климат в прошлом, настоящем и будущем / А. В. Кислов. — Москва : МАИК «Наука/Интерпериодика», 2001. — 351 с.
• Матвеев, Л. Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы : учебник / Л. Т. Матвеев. — Ленинград : Гидрометеоиздат, 1984. — 751 с.
• Хромов, С. П. Метеорология и климатология : учебник / С. П. Хромов, М. А. Петросянц. — Москва : Издательство Московского университета, 2006. — 582 с.

Доклад: На последнем слайде — источники, которыми я пользовался при подготовке. Это классические отечественные учебники и монографии по метеорологии и климатологии: Хромов и Петросянц, Матвеев, Дроздов, а также работы Будыко и Кислова, посвящённые именно климату прошлого и будущего. По ним удобно проверить любое из прозвучавших определений.

Слайд 24. Спасибо за внимание!

Доклад: На этом доклад окончен. Благодарю за внимание — готов ответить на вопросы по механизму парникового эффекта, по данным наблюдений или по международным соглашениям.