Category: история

Category was added automatically. Read all entries about "история".

Охудение льдов Арктики

Ещё тридцать лет назад большая часть ледяного покрова Арктики состояла из толстых многолетних льдов. Сегодня очень старый лед встречается крайне редко. Эта анимация отслеживает относительное количество льдов разного возраста с 1990 года по начало ноября 2016 года. Сезонный лед темно-синий. Лед, которому 9 и более лет, белый.
Collapse )

Осенний сдвиг минимума площади льда в Арктике

Запасы льда в Арктике снижаются и в мартовских максимумах и сентябрьских минимумах. По идее, должны сдвигаться и календарные границы начала таяния и начала прироста льда по площади. Collapse )

Вопрос по чего ещё дрязгу?

Нет-нет приходят комментарии, отдублированные по 2, 3 и т.д., аж до 7 раз. Вот кого тут метелить надо - чью-то дрязганную клаву или письмо в жж?
Я мирен как секвойя, но лень вникать в текст: он попросту исправлен (буковку там автор поменял) или отдрязган китайской клавой? А может такой вид жэжэшной непогоды..

Сезонные колебания CO2

Взято в elementy.ru
Воздух состоит, как известно, из молекулярного азота (78%), молекулярного кислорода (21%), аргона (1%), небольшого количества паров воды и еще ряда веществ, содержание которых измеряется сотыми и тысячными долями процента. Среди них и углекислый газ, или, как его предпочитают называть ученые, — диоксид углерода (CO2). Для удобства содержание CO2 в воздухе оценивают не в процентах (сотых долях), а в миллионных долях, которые обозначают латинскими буквами ppm (part per million — частиц на миллион). Содержание углекислого газа в атмосфере Земли за всю историю ее существования колебалось в довольно широких пределах (см.: 300 миллионов лет назад углекислого газа в атмосфере было гораздо больше, чем сейчас). Сейчас (это на 2011 год) его концентрация оценивается в 380–390 ppm*** (или 0,038–0,039%), хотя еще 50 лет назад она составляла всего 310–320 ppm. Основная причина роста содержания углекислого газа в атмосфере за последнее столетие — выбросы его при сжигании ископаемого топлива (нефти, угля, газа), а также сведение лесов.
*** - на 2020 год - 400 ppm

Collapse )

[ЗАДАЧА]

Задача

Рассмотрите внимательно приведенный выше график сезонных изменений содержания углекислого газа в атмосфере на разных широтах. Обратите внимание на то, что для Северного полушария, особенно — области высоких его широт, характерны необычайно сильные колебания в содержании CO2. Максимальные значения отмечаются весной — в апреле–мае, а минимальные — осенью, в сентябре–октябре. В Южном полушарии подъемы и спады количества CO2 также наблюдаются, но в противофазе тому, что происходит в Северном полушарии, а главное — с совсем незначительной амплитудой.
Задание. Попробуйте объяснить полученную картину. Из-за чего так сильно колеблется содержание углекислого газа в течение года и почему в Северном полушарии размах колебаний значительно больше, чем в Южном?

Если вам трудно разобраться в трёхмерном графике, приведенным выше, посмотрите еще на один (рис. 2). Он ориентирован по-другому: Южное полушарие ближе к вам, а Северное — дальше. Это другие годы, но характер сезонных изменений на разных широтах тот же самый: в Южном полушарии они выражены очень слабо, в Северном — сильно.


Рис. 2. Сезонные колебания содержания CO в атмосфере на разных широтах за 1981–84 гг. Из: Conway T.J., et al., 1988 // Tellus. V. 40, B. P. 81–115
Рис. 2. Сезонные колебания содержания CO2 (величины отложены по вертикали в ppm) в атмосфере на разных широтах за 1981–84 гг. Показаны изменения от 60° ю. ш. до 60° с. ш. На этом рисунке также хорошо видно, что в Северном полушарии наблюдаются сезонные колебания очень большой амплитуды, а в Южном — незначительной. Из: Conway T.J., et al., 1988 // Tellus. V. 40, B. P. 81–115

[ПОДСКАЗКА ПЕРВАЯ]

Подсказка 1

В качестве подсказки советую взять глобус (лучше даже сломанный, отвалившийся от подставки) и посмотреть на него внимательно со стороны Северного полюса и со стороны Южного. Ниже приведена соответствующая пара рисунков (рис. 3). Вам нужно понять, чем различаются Северное и Южное полушария и как эти различия могут сказаться на процессах поглощения и выделения углекислого газа.

Рис. 3. Так выглядит наш Земной шар, если посмотреть на него со стороны Северного полюса (слева) или Южного полюса (справа)
Рис. 3. Так выглядит наш Земной шар, если посмотреть на него со стороны Северного полюса (слева) или Южного полюса (справа). Видно, что в Северном полушарии значительное пространство занимают континенты, а в Южном — океаны. Зеленым цветом показана первичная продукция (количество органического вещества образованного за год) наземной растительности и океанического фитопланктона. Чем темнее цвет, тем больше величина первичной продукции. Коричневым цветом показаны области, где продукция очень низка (там попросту отсутствует растительность). Белым цветом показан ледовый покров Северного ледовитого океана и Антарктиды

[ПОДСКАЗКА ВТОРАЯ]

Подсказка 2

Посмотрите на график сезонных изменений содержания углекислого газа, полученный за последние годы на астрофизической обсерватории Мауна-Лоа на острове Гавайи (рис. 4). Хотя это всего 20° с. ш., колебания концентрации CO2 выражены очень четко. Самая высокая концентрация отмечается в мае, самая низкая — в сентябре-октябре.

Рис. 4. Изменение содержания в атмосфере углекислого газа (CO2) за несколько последних лет по данным обсерватории на вулкане Мауна-Лоа (остров Гавайи). Данные Национального управления США по океану и атмосфере (National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA). График воспроизведен на сайте Earth System Research Laboratory (www.esrl.noaa.gov)
Рис. 4. Изменение содержания в атмосфере углекислого газа (CO2) за несколько последних лет по данным обсерватории на вулкане Мауна-Лоа (остров Гавайи). Содержание CO2 выражено в миллионных долях (ppm). Красная линия — среднемесячные данные (хорошо видны сезонные колебания: максимум приходится на май, минимум — на сентябрь-октябрь). Черная линия — кривая, проведенная по усредненным данным. Она отражает общую тенденцию возрастания содержания CO2 за последние годы. Данные Национального управления США по океану и атмосфере (National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA). График воспроизведен на сайте Earth System Research Laboratory

[РЕШЕНИЕ]

Решение

Наверное вы обратили внимание на то, что Северное полушарие — преимущественно континентальное (большую часть его занимает суша), а Южное — океаническое (в центре — покрытая льдом Антарктида, а вокруг — огромное пространство океана). Можно предположить далее, что суша и океан различаются по интенсивности процессов связывания и выделения углекислого газа. Из графика сезонных изменений концентрации CO2, полученным на Мауна-Лоа (рис. 4), следует, что в летние месяцы в Северном полушарии количество этого газа сильно снижается (минимум достигается осенью), а в зимние месяцы растет и достигает максимума к весне. Теперь нетрудно догадаться, что уменьшение содержания углекислого газа летом происходит благодаря деятельности растений, а именно — фотосинтезу, в ходе которого CO2 потребляется. Рост растений, увеличение массы листьев, стеблей и корней происходит за счет углерода, который был поглощен ими из воздуха в форме углекислого газа.

Если за изъятие углекислого газа из атмосферы отвечает фотосинтез, то за его поступление — дыхание всех организмов, в первую очередь бактерий и грибов, разлагающих органическое вещество отмерших растений. Дыхание происходит и весной, и летом, и осенью, а с небольшой интенсивностью — и зимой, по крайней мере в тех местах, где сохраняются положительные температуры. Период вегетации (активного роста растений) в умеренных и высоких широтах ограничен концом весны — началом лета. Но именно тогда количество углекислого газа, связываемого быстро растущими растениями, существенно превосходит количество его, выделяемое в процессе дыхания всех организмов. Поэтому мы и наблюдаем в это время снижение концентрации углекислого газа в воздухе. Затем фотосинтез резко ослабевает, а дыхание всех организмов продолжается, что и приводит к накоплению CO2. Еще один дополнительный источник углекислого газа, работающий круглогодично, — это сжигание человеком ископаемого топлива.

Здесь читатель вправе заметить, что процессы фотосинтеза и дыхания имеют место не только на суше, но и в океане. Почему же над океаном мы не наблюдаем столь значительных изменений в содержании CO2 в воздухе? Ведь наиболее активный фотосинтез происходит в море также весной и в начале лета, когда становится тепло, а главное — светло, и когда в воде содержится еще достаточно много элементов минерального питания (азота и фосфора в доступной форме). На самом деле сезонные колебания концентрации углекислого газа в Южном, океаническом, полушарии также существуют, но протекают они, естественно, в противофазе тому, что происходит в Северном. Удивительно, почему у них такая небольшая амплитуда. Здесь могут работать несколько механизмов.

Во-первых, океан (даже его верхние слои) обладает огромной теплоемкостью, что сглаживает сезонные колебания температуры в сравнении с происходящим на суше. Во-вторых, в воде углекислый газ хорошо растворяется (в холодной лучше, чем в теплой) — то есть существует физико-химический механизм связывания CO2; правда, поверхностные слои океана могут и отдавать CO2 атмосфере в случае низкого его там парциального давления. В-третьих, и это, пожалуй, самое главное — величина чистой первичной продукции, то есть количество органического вещества, образованного в ходе фотосинтеза автотрофными организмами, в расчете на единицу площади для суши примерно в 2,5 раза выше, чем для океана. Фитопланктон не может обеспечить изъятие из окружающей среды такого количества CO2, которое изымает наземная растительность умеренных и северных широт. Колебания в содержании углекислого газа, обнаруживаемые обсерваторией на Мауна-Лоа, определяются прежде всего сезонностью в развитии растительности Евразии и Северной Америки.


[ЗЫ:]

Послесловие

Вообще-то, воздушная среда в сравнении с водной очень подвижна. Невольно возникает вопрос: почему перемешивание воздушных масс не выравнивает содержание углекислого газа в атмосфере Земли? Здесь необходимо напомнить, что воздух легко и быстро перемещается в широтном направлении, но не в меридиональном. Поэтому на Гавайских островах можно наблюдать результаты сезонного развития растительности на удаленных материках. Но в направлении «север — юг» мы видим сохранение серьезных различий в содержании CO2 на разных широтах. Мешает меридиональному переносу ячеистая структура воздушной циркуляции. Воздух в районе экватора нагревается сильнее всего, поэтому он поднимается там вверх, расширяясь, движется к северу и югу, постепенно охлаждается и опускается в обоих полушариях к земле примерно на 30°. Потом этот охлажденный воздух движется у поверхности земли к экватору и замыкает круговорот. Таким образом формируются ячейки Гадлея, названные по имени описавшего их английского ученого XVIII века Джорджа Гадлея (George Hadley). Движение воздушных масс в каждой из этих ячеек заставляет двигаться соседние воздушные массы вниз, а затем к северу и югу (в зависимости от полушария). Это уже ячейки Феррела, названные в честь американского метеоролога XIX века Уильяма Феррела (William Ferrel). Наличие подобной ячеистой структуры циркуляции сильно препятствуют перемешиванию воздушных масс в меридиональном направлении, но не создает препятствий для движения по широте.

Рис. 5. Идеализированная обобщенная схема ячеистой циркуляции атмосферы. Из: «Биосфера». Сб. статей / Под ред. М. С. Гилярова. М.: Мир, 1972
Рис. 5. Идеализированная обобщенная схема ячеистой циркуляции атмосферы. Очевидно, что наличие подобных ячеек сильно затрудняет перенос воздушных масс в направлении «север — юг». В широтном направлении воздушные массы движутся значительно быстрее, чем в меридиональном. Из: «Биосфера». Сб. статей / Под ред. М. С. Гилярова. М.: Мир, 1972