BCS100-6 - Северо-Восточный федеральный университет

Модуль 6: Окружающая среда и глобальные климатические изменения
Составители: Аке Бьорке, Ларс Куллеруд, Олав Хесьедал, Скандинавская
семинарская группа
Содержание:
Ключевые термины и определения
Предметы изучения и результаты
Обзор
Лекция
Основные характеристики окружающей среды
Метеорологические характеристики
Температура воздуха
Осадки
Облачность
Туман
Ветра
Арктический ландшафт
Пресная вода
Арктические реки
Вечная мерзлота
Арктический океан
Океанские течения
Климатические изменения
Парниковый эффект
Эффекты охлаждения
Повышения содержания углекислого газа в атмосфере
Изменения температуры воздуха на поверхности
Повышение выпадения осадков
Изменения в вечной мерзлоте
Очевидное таяние морских льдов
Предсказание глобального потепления
Повышение уровня моря
Таяние мерзлоты
Истощение озонового слоя
4. Другие проблемы загрязнения
Арктическая дымка
Опасные химикалии
Ртуть
Бесконечные органические загрязнители
Радиоактивные вещества
Окисление
5. Воздействие на окружающую среду
Воздействие на биологическое разнообразие
Человек и изменения окружающей среды
Дополнительная литература и материалы
Вопросы для изучения
Ключевые термины и определения
-
окружающая среда
климатические изменения
истощение озонового слоя
бесконечные органические загрязнители
воздействие на окружающую среду
Предметы и результаты изучения
По окончании изучения данного модуля вы должны уметь:
- описывать и объяснять термины: аэрозоли, альбидо, антропогенный,
chlorofluorocarbons (CFCs), криосфера, морена, озон, вечная мерзлота,
нескончаемые органические загрязнители, pyngos, polygon tundra, осадка
морских льдов, тундра
- описывать эффекты радиационного несоответствия в Арктике
- описывать активные слои вечной мерзлоты
- определять альбидо и объяснять, как он может повышаться или
понижаться
- описывать экологические последствия понижения альбидо в Арктике
- добиваться осознания того, какие изменения в формировании моря вносит
глубокие водные течения, воздействуя на морские льды
- определять озоновые дыры
- описывать последствия уменьшения озона в стратосфере
- описывать потенциальную опасность НОЗ, поступающих в пищевую цепь
Арктики
- описывать возможные последствия физических изменений в окружающей
среде на традиционный образ жизни в Арктике.
Обзор
Этот модуль дает понятие об основных проблемах окружающей среды,
которые существуют в Арктике, включая и темы о климатических
изменениях. Модуль основан в основном на циркумполярных приоритетах,
описанных в Арктическом Совете рабочими группами Программы
арктического мониторинга и оценки и Охраной флоры и фауны, и докладами
Арктической секции Межправительственной коллегии по климатическим
изменениям, подтвержденной работой, представленной в научной литературе
Международного арктического научного комитета и Программой по защите
окружающей среды объединенных наций.
Мы хотим выразить огромную благодарность UNEP/GRID – Arendal и
AMAP, за предоставленную возможность использовать их графику.
Лекция
1. Основные характеристики окружающей среды
Метеорология
Температура воздуха: Арктика получает меньше тепловой энергии от
солнечных излучений, чем оно излучает его в виде длинных радиоволн. Эта
сеть потери энергии приводит к низким температурам. Она сбалансирована
перераспределением тепла от южных широт через воздух и океанские
течения. Топография и распределение суши и моря создают значительную
разницу температур на разных широтах. В качестве примера возьмем
станцию Канадского арктического архипелага, где среднемесячная
температура января на 20 градусов ниже температуры на станции в Свалбаде
на той же широте.
Фигура 1: Положение арктических воздушных масс
Фигура 2: Средние температуры Января
Климат подразделяется на морской и континентальный подтипы. В областях
с морким климатом дуют довольно холодные, штормовые ветра. Летом
бывает облачно, а средняя температура достигает 10 градусов.
Континентальный климат главенствует на огромных территориях внутри
Арктики, где осадков выпадает меньше, чем на территориях с морским
климатом, а перепады температур здесь довольно значительные (Июль: от +5
до +10; Январь: от – 20 до –40).
Осадки: Средний годовой уровень осадков в Арктике ниже 500 мм,
обычно он колеблется от 200 до 400 мм. Холодный воздух удерживает
меньше влаги, чем теплый, и хотя осадки могут выпадать часто, общая
интенсивность может быть низкой. Это объясняет то, почему почти во всей
Арктике скопление снегадовольно небольшое в зимнее время.
Облачность: Бесконечная и обширная облачность над океаном очень
важна. Облачность варьируется от 70 до 90 % летом и от 40 до 60 % зимой.
Во время этих периодов врывается холодный воздух из Арктического
бассейна, и облака формируются из нижнего, более теплого слоя воздуха
посредством охлаждения.
Туман: Другой характерной чертой Арктической погоды является
туман. На некоторых территориях количество туманных дней достигает 100 в
год. В летнее время льды двигаются к северу и теплый воздух парит надо
льдами и холодной водой, в результате появляется туман. Зимой “морской
дым” или паровой туман образуется над открытой водой превращая ее в
груды льда.
Ветра: Открытый ландшафт Арктического региона означает, что ветра
не останавливаются из-за трения с землей. Ветер – важный фактор в
формировании снега, causing scouring in exposed areas and deposition in
sheltered location. Это также увеличивает эффект охлаждения низких
температур. Ветер также влияет на стабильность морской поверхности,
увеличивает воронку в воде, и влияет на дрейфующие льды.
Арктический ландшафт
Пресная вода: В арктическом ландшафте пресная вода представлена в
виде рек, озер, ледников, вечной мерзлоты. Ледники Гренландии и
некоторых частей Северной Америки содержат значительные запасы пресной
воды мира. Холодные зимы превращают большую часть пресных вод в лед,
который повлиял на формирование ландшафта. Ледники сформировали
долины и морены, неомываемые равнины, тундровые зоны, и пинги, также
как размыв рек и побережья все зависит от сезонных циклов очищения от
льда.
Арктические реки: Ежегодно Арктические реки приносят в
Арктический океан 4200 км воды с осадком в 221 миллионов тонн.
Ландшафт определяет объем осадка, который несет каждая река. Те
пересеченные плоскости, мерзлая тундра содержит небольшое количество
осадков. Быстрые реки, которые текут через ландшафты с небольшой
мерзлотой и с землей, которая легко размывается, например река Маккензи,
несут в себе большое содержание осадков.
Фигура 3: Арктический водораздел
Вечная мерзлота: Вечная мерзлота – земля остается мерзлой круглый
год – является характерной основной чертой Арктики. Вечная мерзлота
может составлять всего несколько метров, а может быть глубиной в 1 км.
Обычно лишь самый верхний, активный слой (на глубине одного метра)
оттаивает в течение лета. Вечная мерзлота в северной Сибири и северной
части Северной Америки очень глубокая и продолжительная. Ближе к югу
мерзлота не такая продолжительная и ограничивается гористыми местами.
Фигура 4: Вечная мерзлота
По данным сообщения IPCC 2000, протяженность мерзлоты – твердого и
постоянно мерзлого слоя из льда и земли в Арктике, возможно снизился на
22 % в результате глобального потепления. В Канаде слой ныне
существующей мерзлоты мог быть снижен из-за удвоения уровня СО2.
Мерзлота хранит в себе огромное количество древнего углерода и метана,
оба являются газами глобального потепления. Вероятно таяние мерзлоты
освобождает хранящиеся углерод и метан обратно в атмосферу, повышая
тем самым риск дальнейших климатических изменений.
Арктический океан
Арктический океан самый маленький из пяти мировых океанов. Большая
часть воды, впадающей в Арктический океан, попадает в него из
Атлантического океана через Северное гренландское море и море
Баренцевых. Каждый год возможно 2 процента этой воды попадает из рек
Арктического региона. Около половины океанского дна состоит из
континентального шельфа, самый большой процент среди всех океанов. Эти
шельфы являются основными районами формирования и таяния льда.
Арктический океан характеризуется своими льдами, которые в летнее время
тянутся на протяжении 8 миллионов км2, и почти удваиваются во время
своего пика между мартом маем (АМАР 1997). В летние месяцы льды
окружены открытыми морями. Океан почти полностью заблокирован льдами
с октября по июнь. Лед арктического моря не монолитная шапка, она
двигается, меняется, ломается и меняет форму. Средняя его толщина равна
приблизительно трем метрам с гребнями, которые толще в три-пять раз.
Фигура 5: Течения Арктического океана
Океанские течения: Как и атмосфере, океанская температура имеет
две вариации: годовую и внутрегодовую, которые ярко выражены в теплых
водных массах. В североатлантическом, океан чередуется теплыми и
холодными странами, с самыми частыми периодами колебания от трех до
пяти лет.
2. Знаки климатических изменений
Парниковый эффект: Температура на Земле контролируется водными
испарениями, двуокисью углерода, озоном, метаном, закисью азота и
другими естественно возникающими атмосферными газами. Эти газ
блокируют выход длинных волн (тепловой) излучения с поверхности
земли, таким образом согревая атмосферу. Этот эффект дал рождение
общему названию парниковых газов. Человеческая деятельность
повышает концентрацию некоторых из этих газов в атмосфере.
Фигура 6: Парниковый эффект
Земля имеет естественную систему контроля температуры.
Определенные атмосферные газы, известные как парниковые, очень
критичны к этой системе. В среднем, около трети солнечного излучения,
которое попадает на Землю, отражается обратно в пространство. Из
его остатков какая-то часть остается в атмосфере, но большая часть
попадает в землю или океан. Поверхность земли нагревается и, в
результате, производит инфракрасные излучения. Парниковые газы
ловят инфракрасное излучение, тем самым, нагревая атмосферу.
Естественно возникающие парниковые газы включают в себя водные
пары, двуокись углерода, озона, метана и окись углерода, которые вместе
создают парниковый эффект. Тем не менее, человеческая деятельность
повышает уровень содержания парниковых газов в атмосфере.
*Парниковые газы смешаны в атмосфере. Но из педагогических соображений, здесь
они обозначены как слои.
Эффекты
охлаждения:
Количество
аэрозолей
(условные
составляющие) в воздухе оказывает прямое влияние на объем солнечных
излучений, которые достигают поверхности земли. Аэрозоли могут
оказывать значительное влияние на местную и региональную
температуру.
Рисунок 7: Парниковый эффект
Объем аэрозолей в воздухе оказывает прямое влияние на объем солнечных
излучений, попадающих на поверхность Земли. Аэрозоли могут оказывать
значительное влияние на местную и региональную температуру. Водяной
пар – парниковый газ, но в то же время, белая верхняя поверхность
облаков отражает солнечные лучи обратно в пространство. Альбидо –
отражение солнечной энергии с поверхности на Землю – создает
трудности для точных расчетов. Если, например, полярная ледяная
шапка растает, альбидо значительно понизится. Открытая вода
впитывает тепло в то время, как белый лед и снег отражают его.
Снижение углекислого газа в атмосфере: Озабоченность вызывают
климатические изменения из-за повышения концентрации углекислого
газа и других парниковых газов. Атмосферный углекислый газ снизился с
доиндустриальной концентрации примерно на 280 ppmv (объемные части
на миллион) до 367 ppmv в настоящее время. Резкое повышение возникло
с индустриализацией и продолжилось с испусканием углекислого газа при
горении ископаемого топлива.
Рисунок 8: Глобальная концентрация атмосферного углекислого газа
Содержание
углекислого
газа
в
атмосфере
повысилось
с
доиндустриального периода до наших дней от 280 ppmv до 367 ppmv.
Данные о концентрации углекислого газа до 1958 взяты из оценки центра
льдов Антарктики, а с 1958 поступательно взяты с Мауна Лоа. Гладкий
изкиб основан на постоянном течении. Очевидно, что резкое повышение
концентрации углекислого газа началось с развитием индустрии. Также
повышение последовало с испусканием углекислого газа при горении
ископаемого топлива.
Изменения температуры воздуха на поверхности
Вероятно, температура воздуха на поверхности повышается примерно
на 1,5 градуса каждую декаду над континентальной центральной Сибирью
и континентальной Северной Америкой. В Фенноскандии наблюдения не
зафиксировали никаких значительных изменений в то время, как в заливе
Баффин отмечено охлаждение на 1,5 градуса каждую декаду. На 70 Севера
наблюдения за температурой проводятся редко. Тем не менее там есть
индикаторы потепления вокруг северного континентального края
центральной и западной частей Северной Америки и Центральной Азии в
течение последнего века. Повышение температур наблюдаются как на
море, так и на поверхности земли. Косвенными индикаторами, например,
каналы температур и блеск ледяных кристаллов, проводи независимую
поддержку для очевидного потепления. Следует отметить, что потепление
не везде было равномерным. Для восточной части Северной Америки
через северную Атлантику характерно похолодание.
Рис. 9: Тенденции средней температуры на поверхности
На рисунке показано, что объединенные температуры воздуха на
поверхности земли и моря между 1861 и 1998 схожи со средними
температурами между 1961 и 1990 годами.
Средняя всемирная температура на поверхности повысилась на 0.3 – 0.6
с конца 19 века и примерно на 0.2 – 0.3 градуса в течение последних 40
лет, которые являются периодом с самыми точными данными.
Последние годы были самыми теплыми среди периода с 1860 года –
период, за который у нас также имеются записи.
Потепление видно из температур, зафиксированных как на поверхности
земли, так и на поверхности моря. В целом, урбанизация и опустошение
могли внести совсем незначительный вклад в глобальное потепление,
хотя урбанизация могло иметь большое влияние в некоторых регионах.
Косвенные факторы, канальные температуры и кристаллические
мерцания, внесли свою независимую лепту в очевидное потепление. Также
следует отметить, что потепление не везде было однообразным.
Последнее самое значительное потепление было между широтами 40 и
70 градусов, хотя некоторые территории, например, такие как Северный
Атлантический океан, охладились в последнее время.
Повышение количества осадков: В течение последних 40 лет осадки
увеличились на 15 процентов на верхних высотах. В тундре Северной
Америки появилась тенденция к раннему таянию снега в весенний период.
Изменения снежного покрова могут оказать влияние на растительный и
животный мир Арктики.
Изменения вечной мерзлоты: Измерение температур мерзлоты может
провести климатические записи, которые относятся ко многим векам в
прошлом. Такие измерения, проведенные в Аляске, показали потепление от 2
до 4 градусов за последние столетия. Это потепление было подтверждено
наблюдениями, которые показали, что вечная мерзлота в Аляске подтаивает.
Инуиты из Барроу (Аляска) впервые в своей жизни увидели, что в их
ледяных погребах, которые вырыты в мерзлоте, капает вода.
Рис.10: Изменения температуры мерзлоты на разных глубинах в Фэрбенксе
(Аляска)
С удвоением содержания атмосферного углекислого газа, вероятно, что
будет повышаться толщина активного слоя мерзлоты и исчезать богатая
льдом вечная мерзлота в течение периода длиннее, чем век. На этом рисунке
показан хороший пример изменений уже имевших место быть на Аляске.
Распространенная потеря вечной мерзлоты вызовет разрушение или
убывание ландшафтов богатых льдами, изменение гидрологических
процессов, выброс углекислого газа и метана в атмосферу. Изменения в
криосфере вызовут понижение стабильности и повышение распространения
естественной опасности для людей, структур и общественных связей.
Постройки, дороги, трубопроводы и общественные связи будут под угрозой.
Утончение морских льдов: Морской лед играет критическую роль в
энергетическом бюджете Арктики и также в климате региона. Льды,
покрытые снегом высокоотражающие, так что снижение ледового покрытия
моря увеличивать тенденцию к потеплению. Морские льды также являются
физическим барьером между океаном и атмосферой. Мало льда и теплый
воздух позволят воздуху впитывать больше влаги, что может сделать небо
над Арктикой более облачным. Возможно, это изменит региональные
погодные условия. Морские льды ограничивают обмен углекислого газа
между водой и воздухом и проникновение света в воду, что в свою очередь
повлияет на производство океанских водорослей.
Осадка морских льдов: Толщина части льда, которая погружена в
воду, является ее осадкой. В 1990 году нижняя часть арктического льда
оказалась больше, чем на метр тоньше, чем она была от двух до четырех
декад назад. Основной нижний слой понизился больше, чем на три метра, а
объем примерно на 40 процентов. В течение следующей половины 20 века
морской лед в регионе исчезал с частотой три процента на декаду; за
последние 130 лет протяженность морского льда сократилась примерно на
1/3.
Заметка: сравнительные данные сделаны в период с 1993-1997 и с 1958-1976
на подводной лодке, отмечено, что к концу сезона оттаивания осадка
снизилась на 1.3 м (с 3.1 м до 1.8 м). Объем снизился на 40 %. Данные взяты:
Д.А. Ророк, Уай Ю, Майкут, Уменьшение толщины ледяного покрытия моря,
Вашингтонский университет, Сиэттл, 1999
Рис. 11: Уменьшение толщины морского льда в Арктике
. Толщина части льда, которая погружена в воду, является ее осадкой.
Сравнительные данные сделаны в период с 1993-1997 и с 1958-1976 на
подводной лодке, отмечено, что к концу сезона оттаивания, осадка
снизилась на 1.3 м, в самых глубоких океанских местах от 3.1 м в период
1958-1976 до 1.8 м в 1990х годах. Заключение: В 1990 году нижняя часть
арктического льда оказалась больше, чем на метр тоньше, чем она была от
двух до четырех декад назад. Основной нижний слой понизился больше, чем
на три метра, а объем примерно на 40 процентов.
Последствия
глобального
потепления:
Согласно
неправительственному
комитету
по
климатическим
изменениям,
продолжительное повышение тепличных газов при существующих темпах к
2100 может повысить среднюю мировую температуру воздуха от 1-3.5
градусов. Средние темпы потепления кажутся даже выше, чем за прошедшие
10000 лет. Другим из последствий может стать увеличение количества очень
теплых дней и соответственно уменьшение холодных дней. Также ожидается
повышение числа, как засух, так и наводнений.
Текущее понимание мировых климатических условий до сих пор считается
недостаточным для создания достоверных региональных предсказаний.
Многие учения говорят о том, что Арктика, как целое подвергнется
потеплению сильнее, чем весь мир. Современное сознание направлено на то,
что парники, вызывающие потепление станут причиной существенного
снижения в продолжительности снегов и морских льдов и их толщины. Такие
изменения в свою очередь могут повлиять на местные погодные условия,
распространение облаков, на оборот воды в океане и мировой климат.
Повышение уровня моря: Согласно неправительственному комитету
по климатическим изменениям, к 2100 году уровень моря повысится
приблизительно 15-95 см. В Арктике много мелких льдин сжимались в
течение последнего столетия, и глобальное потепление ускорит их
исчезновение. Массовый баланс льдов контролируется не только
температурой, но также и снегопадами и физическими процессами в ледовых
передвижках. Поэтому, изменения размеров льдов отстают от климатических
изменений на года и декады, для горных льдов этот период длиннее.
Высокие температуры воды: Уровень воды будет продолжать расти,
так как вода расширяется, когда нагревается. Более того, огромное
количество пресной воды из таящих ледников, вероятно, влияет на соленость
морской воды, которая в свою очередь влияет на смешивание водных масс и
океанских течений. Изменения в формировании морских льдов, которые
ведут к тому, что соленая тяжелая вода опускается ко дну океана, также
играет ключевую роль в движении глубоководных течений, которые влияют
на погодные условия и климат в мире.
Вода, открытая в течение определенного периода года над мелким шельфом
Арктического океана также приведет к обмену загрязнителями между водой
и воздухом, и высокая биологическая продуктивность даст загрязнителям
возможность попасть в пищевые цепи.
Тающая мерзлота: Большая часть мерзлоты в Арктике равна 0ºС и
особенно чувствительна к изменениям температуры. Высокий уровень
оттаивания мерзлоты превратит арктическую тундру в главный ресурс
выработки углекислого газа и метана – два важных газа для парникового
эффекта – выбрасываемого в атмосферу. В районах с вечной мерзлотой, ее
таяние приведет к разрушению зданий, дорог, трубопроводов и линий
передач, построенных на мерзлой земле.
Рис. 12: Опасность таяния мерзлоты
Типичные примеры влияния тающей мерзлоты на здания и трубопроводы в
Сибири.
3. Истощение озонового слоя
Утончающийся озоновый слой: Озон это атмосферный газ, который
играет критическую роль в блокировании вредного ультрафиолетового (UV)
излучения от попадания на поверхность земли. Количество озона в
стратосфере понижается, что вызвало волнение по поводу повышения
ультрафиолетового излучения. Снижение озонового слоя также влияет на
атмосферную температуру и вносит изменения в климат. Также и
климатические изменения влиять на снижение озонового слоя охлаждением
стратосферы и изменением системы циркуляции и тем самым приносить
воздух с низким озоновым уровнем в Арктику.
Химикаты, понижающие озоновый слой широко распространены в
атмосфере, но снижение уровня озона более опасны в полярных районах, чем
в тех, которые находятся ближе к экватору. Самый сложный случай в
Антарктике, где озоновая дыра появляется каждую весну над огромными
территориями, которые включают южный конец Южной Америки.
Арктика, пока ее климат похож на общий, не представляет такой же
вид ежегодного появления озоновой дыры. Самая распространенная форма
снижения озонового слоя может быть хорошо представлена в виде
швейцарского сыра, в котором время от времени появляются маленькие
дырочки, особенно в течение поздней зимы и ранней весны, снижение уровня
озонового слоя в этих дырах может быть опасным, выше 40 %, но обычно в
диаметре они составляют всего несколько сотен километров и существуют
всего несколько дней. Но, тем не менее, в Арктике существует общая
тенденция к снижению озонового слоя. В начале 90-х среднегодовой уровень
озона в Арктике составлял 10%, что ниже, чем в конце 70-х.
Данная тенденция поднимает вопросы о том, как меняется
окружающая среда в Арктике и как это может повлиять на здоровье людей и
экосистемы. Вновь выпавший снег может отражать более 90% всего
ультрафиолетового излучения, а тонкий слой облаков может вызвать
отражение ультрафиолетовых лучей между снегом и облаками, увеличивая
при этом дозу ультрафиолета во всех направлениях.
Рис. 13: Карта озонового слоя Арктики
Эта озоновая дыра, возникшая в январе 1996 года, просуществовала всего
несколько дней и в первую очередь была вызвана динамичной циркуляцией в
атмосфере, а затем увеличилась из-за химических реакций.
6 января: Нормальная озоновая система, как было рассчитано в частях
Донсона, показывающих более низкое количество озона, отмечено
оранжевым цветом. По области, отмеченной светло-серым цветом данных
нет.
14-15 января: Приток воздушных масс с низким содержанием озона с низких
широт, после чего этот воздух начинает вытесняться сильными ветрами
развивающегося полярного вихря.
17 января: Полярный вихрь изолирует воздух с низким содержанием озона
(особенно хорошо это видно над Скандинавией).
22 января: Химические реакции приводят снижение озонового слоя к
изолированной дыре.
26 января: Озоновая дыра рассеивается.
Основными веществами, ответственными за снижение озонового слоя
являются хлорофлюроуглероды (CFC), но также имеют влияние некоторые
составляющие сделанные человеком. Производство и использование таких
субстанций контролируется международным соглашением; Монреальский
протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. Ожидается, что
максимальное снижение озонового слоя произойдет в течение данной или
последующих двух декад. Расчеты по восстановлению озонового слоя не
могут быть точными.
4. Другие проблемы загрязнения
Арктическая мгла: термин «арктическая мгла» был введен в 1950
году, для описания необычного снижения видимости, наблюдаемой в
далекой Арктике. Мгла – сезонное явление, пик которой приходится на
весну. Причиной этого является человеческая деятельность; основными
ресурсами являются сульфаты, производимые горением угля, в основном в
евразийских странах.
Опасные химикаты: Благодаря глобальным атмосферным и
океанским системам транспортировки, многие химикаты, попадающие в
воздух и воду за счет человеческой деятельности, могут накапливаться в
Арктике в концентрациях, которые имеют экологическое влияние на
человека, флору и фауну. Для людей, также как и для животных, вред,
нанесенный опасными веществами, может быть в виде физических,
генетических изменений, метаболических изменений, снижения рождаемости
и раковых заболеваний. Также могут быть повреждены нервная система и
мускульные функции. Такие воздействия могут привести к потере среды
обитания и могут быть опасными для здоровья и благосостояния будущих
поколений.
К таким веществам относятся тяжелые металлы (например, ртуть),
устойчивые органические загрязнители и радиоактивные материалы.
Некоторые из этих веществ могут накапливаться в пищевых цепях пока не
достигнут токсично опасного уровня. Высшие хищники опасны такими бионакоплениями. Смешанные эффекты различных загрязнений окружающей
среды привели к возникновению непредсказуемых проблем.
Ртуть: Уровень содержания ртути в торфяниках Южной Гренландии
увеличился десятикратно на протяжении прошлого века, отражая изменения
в атмосферу. Структура снижения тяжелых металлов в Европе и Северной
Америке был возмещен повышением объема веществ, связанных с растущей
потребностью в электричестве в Азии. В мировом масштабе, объем веществ с
содержанием тяжелых металлов от постоянного горения ископаемого
топлива сильно не изменился с начала 1980 годов.
Недавние исследования выделили механизм, по которому
первоначальной ртути, которой не придавали большого биологического
значения, может быть придана реакционная форма, которая содержится в
биоте Арктики (AMAP 2000). На Фарерских островах было отмечено
незаметные эффекты, оказанные на развитие детской нервной системы и
кровяное давление связанной с воздействием ртути в период беременности.
Уровень ртути, отмеченный в других популяциях, показывает, что дети
могут в такой же опасности и в некоторых других регионах Арктики.
Арктический Совет признал ртуть вновь возникшей проблемой и попросил
UNEP определить сумму налога, которая могла бы сформировать основу для
правильных мировых действий.
Мониторинг и программа налогообложения
Проблемы арктического загрязнения: Утверждение из сообщения об
окружающей среде Арктики, глава 7, рис. 2 стр. 108
Пролив Амундсена – 18,5
Eastern Beaufort Sea – 10,2
Остров Врангеля – 1,7
р. Лена – 1,6
Западный Гудзонов залив –
Корнуольские острова – 6,93; 6,59; 7,85
Южный Гудзонов залив – 2,54; 2,57; 3,12; 3,11; 2,97
р. Клайд – 4,92
Свалбард – 1,04; 1,98; 4
Северный Баффинов залив – 4,92
Южный Баффинов залив – 3,53
Ammasalik – 4,21; 4,21
Avanersuaq – 9,51; 8,38; 8,69
Ittoqqortoomiit – 1,81; 4,62; 6,51
Рис. 14: Ртуть относительно полярных медведей
Очевидное распределение ртути в шерсти полярных медведей; микрограммы
на 1грамм в различных частях Арктики.
В Северной Аляске уровень ртути в печени и мускулах полярных медведей
выше, чем у медведей в Западной Аляске. Медведи западной части
арктической Канады, очевидно, перерабатывают ртуть в своей печени
быстрее, чем полярные медведи восточной арктической Канады. Тенденция
к понижению уровня ртути на востоке тянется до Гренландии и
Свалбарда. (Eaton and Farant 1982, Renzoni and Nordstrom 1990, Born et al.
1991) Географические различия, найденные между западной арктической
Канадой и восточной арктической Канадой вероятнее всего вызваны более
высоким уровнем ртути в пищевой цепи окольцованных тюленей, причиной
которого является более высокий природный уровень в осадках – и
соответственно, на более низких пищевых цепях в районе острова Мелвил.
Ртуть действует как токсин нервной системы, и большие опасения
вызывает его воздействие на мозг, в частности на растущий плод в утробе
и на новорожденных. Также ртуть может нанести вред репродукционной
системе млекопитающих, оказывая влияние на формирование спермы.
Неврологические и репродуктивные отклонения были отмечены и у птиц. У
рыб наблюдаются такие отклонения, как: снижение обоняния, вред,
нанесенный жабрам, слепота и др.
Устойчивые органические загрязнители (POPs): В Арктике
вырабатываются различные загрязнители, включая такие РОР, как
полихлоридные бифенолы (PCBs) и пестициды DDT, которые
выбрасываются индустрией и сельским хозяйством по всему миру. Огромное
количество этих «призраков прошлого», которые хранились в морских льдах,
могут попасть в пищевые цепи через атмосферное потепление. Это может
угрожать главным хищникам: людям и полярным медведям.
Восточная Сибирь (Чукчи) – 9,6
Котий – 6,4
Инувик – 0,16
Центральная Сибирь – 0,12
Полуостров Таймыр – 1,3; 4,2
Полуостров Ямал – 6
Западная Россия – 0,2
Северная Норвегия – 7,9; 6,9
Южная Финляндия – 51; 140
Центральная Норвегия – 7,9; 6,9
Южная Норвегия – 9,5; 8,1
Кембриджский залив – 0,53
Bathurst – 0,35
South Ellesmere Island – 2
Полихлоридные бифенолы ng/g dw
Лишайники
Мхи
А) прибрежный
Б) внутриматериковый
Общий объем полихлоридных бифенолов представлен увеличением в два
раза
Рис. 15: Уровень содержания полихлоридных бифенолов в Арктике
Объем полихлоридных бифенолов измеряется…
Радиоактивные загрязнители: Стронций и цезий являются последствиями
чернобыльской катастрофы, и прошлые ядерные тесты показали их
содержание в лишайниках, которые в свою очередь поедаются карибу, а
затем людьми. Как формальная площадка Холодной войны, Арктика
сталкивается с риском радиоактивного загрязнения из-за утечки
радиоактивных веществ из старых военных установок, мест хранения
оружия, из-за переработки растений и кораблей, перевозящих ядерные
отходы из Европы в центральную Сибирь.
Рис. 16: Радиоактивность в Арктике
Окисление:
Окиси
серы
являются
основными
окисляющими
составляющими Арктики. Они возникают при горении топлива и при
плавлении металлов. Выброс двуокиси серы в окружающую среду возрос с
ростом использования энергии и производственной деятельности.
Большая часть серы, содержащаяся в воздухе Арктики, идет из
индустриальных регионов южнее. Главными мировыми источниками
являются Евразия (40%) и Северная Америка (20 %). Большая часть всего
объема мировых отходов приходится на Дальний Восток, в частности на
Китай. Объем двуокиси серы резко снизился в Северной Америке и Европе
после пика, который пришелся на конец 70-х и начало 80-х ХХ века.
Получение меди, никеля и других железонесодержащих металлов из
серосодржащих металлов в Арктике способствует выработке огромного
количества окисляющих веществ. Большинство из них приходится на
Никель, Заполярный и Монкегорские комплексы Кольского полуострова и на
Норильск на северо-западе Сибири. В сравнении со схожим производством в
других регионах, объем вредных вещества из этих плавильных заводов очень
высок.
5.Воздействия на окружающую среду
Влияние на биоразнообразие: Не смотря на то, что арктическая экосистема
одна из последних самых больших и нетронутых материковых экосистем
мира, в наши дни она сталкивается с проблемами в связи с изменением
климата, уменьшением озонового слоя, перевозкой загрязняющих веществ на
дальние расстояния и неустойчивым использованием. Эти антропогенные
опасности принимают угрожающие размеры как самые опасные
относительно биологического разнообразия Арктики (CAFF 2001, IPCC
2001). Тюлени, карибу, рыбы, киты и полярные медведи также могут пройти
через высшие уровни загрязнения в человеческое сообщество, которое
зависит от морских млекопитающих и дикой жизни (AMAP 1997).
Самыми биологически продуктивные и разнообразные районы
Арктики расположены на побережье и возле ледовой кромки, где обитают
различные морские млекопитающие. На этих территориях существуют самые
большие и продуктивные морские экосистемы земли и поэтому они терпят
огромное давление со стороны рыбаков и охотников в последнее время.
Берингово и Баренцево моря дают самые крупные уловы рыбы в мире.
Береговые птицы, карибу, киты, полярные медведи, тюлени и морские
львы широко распространены по полярному побережью. Эти экосистемы
очень болезненно реагируют на резкие изменения, хотя есть виды, которые
могут быстро восстанавливаться. Для морских животных, которые зависят от
этих территорий для размножения и охоты – и коренные сообщества,
которые все еще придерживаются кочевого образа жизни – быстрый распад,
постепенное и позднее возвращение ледяного покрытия представляют
критические выживания. (IPCC 2001)
Другой угрозой разнообразия Арктики является территриальное
дробление мест обитания животных. В то время как Арктика включает
некоторые из крупнейших территорий с сохранившейся дикой природой на
планете, развитие инфраструктуры, в основном зависящее от наличия
минералов и гидрокарбонов, повлияло в течение последних лет и даже
расширило границы к северу. Так, развитие инфраструктуры может быть
показателем человеческого влияния на Арктику.
Рис. 17: Инфраструктура как фактор
На вышеприведенной карте развитие инфраструктуры представлено как
показатель влияния человека.Связывая возможность воздействия
инфраструктуры на биологическое разнообразие и удаленные экосистемы,
основана на существовании учений оценки этих воздействий, это ведет к
принятию простых мер по отношению ряда факторов, угрожающих
природе. Инфраструктура главным образом ведет к индусриальному
развитию, но также и к менее контролируемому развитию возросшего
числа человеческих миграций и поселений, с повышением риска вырубки
лесов, увеличением числа пастбищ, … социальных конфликтов и иссяканием
воды и земель. Карта показывает влияние
окружающей среды на
арктические экосистемы, а также представляет области с почти
нетронутой природой, которая была домом коренных народов в течение
многих тысячелетий.
Человек и изменения окружающей среды: В то время как поселения
коренных народов на северных широтах датируются несколькими
тысячелетиями во многих районах Арктики, эти поселения стали очень
скромными. Хотя сейчас некоренные жители превосходят по численности
коренное население в большей части Арктики, коренные сообщества
продолжают переопределить свои отношения между жизнью на земле,
используя традиционные способы и при этом приспосабливаясь и используя
современные подходы и технологии. Постоянно возрастающее число
населения в течение ХХ века подтвердило провожающееся колебание среди
коренных народов севера.
Продиктованная топографией и резким климатом, трудовая
деятельность в Арктике представляет собой смесь охоты, туризма и добычу
полезных ископаемых. В ХХ веке русский север претерпел массовые
миграции из-за развития добывающей промышленности – уголь, нефть, газ,
никель, медь, золото и бриллианты. На огромной территории с коренным
населением примерно в 180 000 человек переселились этнические русские
(более 6 миллионов человек) и поселились в северных городских центрах.
Население некоторых из этих центров составляет от четверти миллиона до
миллиона жителей. Тем не менее, с распадом Советского Союза наплыв
начался в обратном порядке.
Выживание арктических народов всегда было неразрывно связано с
климатом. На всей территории где люди продолжают собирать урожай,
охотиться на животных и жить временно или сезонно на прибрежных землях
или вдоль берегов рек, на берегах озер, климатические изменения будут
напрямую влиять на их жизнь. Даже если современные ресурсы могут
смягчить некоторые эффекты, климатические изменения, похоже, подрывают
культурно важную охотничью и рыбацкую деятельность.
Береговые разрушения заставили переселиться коренные сообщества
Аляски. Повышение уровня моря может повредить большему числу
сообществ, особенно в России и на Аляске, где они чаще всего расположены
в прибрежных низинах и дельтах рек. Береговые разрушения также
вызывают изменения в географии дельты рек.
Изменения температуры и влажности, возможно, повлияют на местную
физическую окружающую среду. Тающая мерзлота представляет растущую
проблему, которая потребует больших экономических затрат. На огромных
территориях прибрежных равнин и влажной тундры рост выпадающих
осадков может привести к бесполезности земель. Также это может сдвинуть
пути миграций сухопутных млекопитающих и изменить территории
размножения и линьки птиц.
Изменения снежного покрова вызовут перемены условий пердвижения
по тундре, затруднив пути для передвижения охотников весной и осенью.
Для народов, проживающих на побережье, изменения морского ледяного
покрова могут драматичными, сдвинув пути передвижения морских
млекопитающих. Даже
Разрушения береговой линии подтолкнули коренные народы Аляски к
переселению. Повышение уровня моря станет угрозой для большего числа
сообществ, особенно в России и на Аляске, где поселения чаще всего
располагаются в низинах и дельтах рек. Прибрежные изменения также
вызовут изменения в географии речных дельт.
Изменения температуры и влажности, возможно, повлияют на местную
физическую окружающую среду. Оттаивание мерзлоты представляют
растущую опасность огромных экономических затрат. На огромных
территориях прибрежных равнин и влажной тундры, повышение количества
выпадающих осадков может привести к тому, что земля станет непригодной
к использованию. Это также может вызвать смещение путей движения
материковых млекопитающих, а также изменить места размножения и
линьки птиц.
Изменения снежного покрова усложнят условия передвижения по
тундре, осложняя охотникам пути достижения материка в весеннее и осеннее
время. Для сообществ, населяющих побережье, могут обернуться драмой
изменения морского ледяного покрова, так как они сместят пути миграций
морских млекопитающих. Не смотря на то, что жизнь животных кажется
изобилующей пищей, часто она состоит из сезонных миграций в
специальные места, которые полны пищей, но очень короткое время.
Плотность поголовья, например, тюленей зависит от протяженности
ледяного покрова. Коренные и другие жители севера, зависящие от
традиционной пищи полностью или в части их пищевого рациона, могут
подвергнуться вреду из-за хронического недоедания.
Пример трех континентов и двух островов – Северная Америка,
Европа, Азия, Гренландия и Исландия – проблемы и заботы представляющие
регион со многих сторон, делящих многие общие черты в Циркумполярном
регионе, чем между северными и южными регионами на том же континенте
или государств. С окончанием холодной войны это общая история и цель
вели к некоторым путям после холодной войны для воссоединения Арктики.
Среди многих усилий, ведущих к сотрудничеству для устойчивого развития в
регионе, выделяются действия для решения проблем климатического и
природного изменения, которые вскоре станут одними из самых важных.
Дополнительная литература:
Климатические изменения:
Vital Climate Graphics: The OPCC report in a nutshell
Kyoto protocol and emission map
Мерзлота:
Background information
Общее:
Проблемы окружающей среды Арктики
Токсикология:
Определения
Потенциальные опасности
Информация об Арктике становится доступной в ресурсах Интернет.
Вышеуказанные рекомендации более обширные, чем информация
представленная в BCS 100. Рекомендации могут быть использованы по
личным интересам и будут доступны в других курсах BCS.
Вопросы:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Опишите эффекты, производимые дисбалансом радиации в Арктике.
Что такое активный слой мерзлоты?
Что такое альбедо? Как может повышаться или понижаться альбедо?
Опишите экологические последствия понижения альбедо в Арктике.
Как могут повлиять изменения подводных течений на образование
ледяного покрытия моря?
Что подразумевается под термином «озоновая дыра»?
Опишите последствия, вызываемые снижением уровня озона в
стратосфере.
Опишите опасности, которые может вызвать попадание вредных
веществ в пищевые цепи.
Какие последствия могут оказать изменения в природе на привычный
ход жизни в Арктике?
Список терминов:
Аэрозоли - мелкие частицы жидкостей или пыли распространенные в
атмосфере. Коллоидное содержание частиц распространенных в воздухе или
других газах.
Альбедо - Способность поверхности отражать свет. Часть падающего света
или лучей, отражаемая поверхностью.
Антропогенный – вызванный деятельностью человека.
Хлорофлюрокарбонаты – различные газообразные составляющие
карбонатов, водорода, хлоринов и фтора, созданные человеком и
используемые в качестве охлаждающих средств, ракетного топлива и т.д. Так
как все ученые согласны в том, что эти вещества разрушают озоновый слой,
поэтому их производство и использование ограничено международным
соглашением.
Криосфера – территории, в которых вода заморожена.
Морена – водораздел или холм из камня или земли принесенный и
отложенный из-за оледенения.
Озон – бесцветный, неустойчивый газ, сформированный из кислорода
посредством
электрического
отделения
или
проявлением
под
ультрафиолетовыми лучами. Химическая формула: О3. В определенных
количествах озон, содержащийся в атмосфере земли способен удерживать
солнечную ультрафиолетовую радиацию.
Мерзлота – мерзлый слой почвы и льда, находящийся под поверхностью
земли.
РОР – различные органические составляющие, сотворенные человеком,
которые долгое время сохраняются в окружающей среде после
использования и могут перейти на токсичный уровень и попасть в пищевые
цепи.
Пинго - куполообразный холм в регионах с мерзлотой и состоящий из слоя
земли покрывающий большой слой льда.
Полигон тундры – тундра с определенными характерными чертами,
которые формируют полигон.
Скрытый морской лед – толстый слой морского льда, который скрыт.
Тундра – широкий безлесый арктический регион, обычно с болотистой
поверхностью и скрытой мерзлотой.