199_p1912_D2_9575

море. В некоторых районах уменьшение устойчивости атмосферы и повышение температуры поверхности центральной и восточной частей Тихого океана после Эль-Ниньо 1982–1983 гг. привели к изменению траектории тайфунов. Вследствие этого французская Полинезия в течение пяти месяцев 1982–1983 гг. шесть раз подвергалась воздействию тайфунов (Борисенков, Пасецкий, 1988, 2002). По данным американских специалистов в 1982–1983 гг. экономический ущерб от последствий Эль-Ниньо составил 13 млрд долларов.

Противоположная фаза явления Эль-Ниньо называется Ла-Ниньо. В этой фазе температура вод приэкваториальной части Тихого океана опускается ниже нормы. Холодная погода устанавливается на востоке Тихого океана. Во время формирования Ла-Ниньо восточные ветры с западного побережья обеих Америк значительно усиливаются, сдвигают зону теплой воды тропического теплого бассейна, и протяженность «языка» холодных вод достигает 5 тыс. км. Располагается Ла-Ниньо в том месте (Эквадор – о-ва Самоа), где при Эль-Ниньо был пояс теплых вод. Ла-Ниньо возникает также примерно раз в 6–7 лет. Эль-Ниньо и ЛаНиньо проявляются с декабря по март.

Факты истории

Годы, в которые был зафиксирован Эль-Ниньо: 1864, 1871, 1877–1878, 1884, 1891, 1899, 1911–1912, 1925–1926, 1939–1941, 1957–1958, 1965–1966, 1972, 1976, 1982–1983, 1986–1987, 1992–1993, 1997–1998. Впечатляющие последствия имел Эль-Ниньо 1997–1998 гг. За всю историю наблюдений он был самым сильным. При этом в 1998 г. приповерхностная температура была рекордно высокой как для Земли в целом, так и для отдельных полушарий, за весь период доступных инструментальных данных с середины XIX в. Феномен развивался быстро, температура поднялась до наивысших отметок. Сильный ветер и ливни в Центральной и Южной Америке смели сотни домов, были затоплены целые районы. А в Перу на месте пустыни, где дожди случаются один раз в десять лет, образовалось огромное озеро площадью десятки километров. При этом дожди на тихоокеанском побережье Колумбии вызвали оползни, необычайно теплую погоду зарегистрировали в Южной Африке, на юге Мозамбика, в центральных и южных областях Мадагаскара. В Кении наблюдались сильные наводнения, при этом свыше 1500 чел. умерли от малярии, В Индонезии и на Филиппинах явление вызвало сильную засуху, которая привела к лесным пожарам, в европейской части России, Румынии весной и на протяжении октября–декабря фиксировалось переувлажнение, Северная Корея пострадала от катастрофических неурожаев, в Индии фактически не было обычных муссонных дождей, в засушливом Сомали количество осадков превышало норму. Эль-Ниньо 1997– 1998 гг. существенным образом повлиял на среднюю глобальную температуру воздуха Земли: она превысила обычную на 0,44 °С. От феномена Эль-

91

Ниньо страдает рыбная промышленность некоторых стран. Холодная, богатая планктоном вода не может подняться из глубин на поверхность океана – ее не пускают теплые воды Эль-Ниньо, стаи промысловых рыб в поисках корма кочуют в другие места, сокращается рыбный промысел, что приносит громадный экономический ущерб. Так, во время Эль-Ниньо в 1982– 1983 гг. в районе Эквадора исчезли сардины, анчоусы, сократился промысел ставриды, камбалы. У берегов Мексики и Коста-Рики стали гибнуть кораллы – существа очень чувствительные к изменениям температуры воды. В Чили изголодавшиеся бакланы начали совершать налеты на рыбные рынки. В Перу из-за нехватки сырья закрылись несколько фабрик, перерабатывающих рыбу в муку.

Парниковый эффект. Главную причину глобального потепления многие ученые видят в так называемом «парниковом эффекте» атмосферы Земли. Изучение явления восходит к работам французского математика и физика Жана Батиста Жозефа Фурье (1768–1830), который и открыл этот эффект в 1824 г. В 1860 г. английский физик Джон Тиндаль (1820–1893) выяснил, что СО2 подобно водяному пару, экранирует большую часть инфракрасного излучения Земли. Наконец, в конце XIX в. шведский химик Сванте Аррениус (1859–1927) количественно оценил влияние изменения концентрации атмосферного СО2 на температуру земной поверхности. Ученый считал, что чередование ледниковых и межледниковых эпох в четвертичном периоде связано с колебаниями концентрации СО2 и что человечество ставит рискованный эксперимент над климатом планеты, сжигая ископаемое топливо и тем самым увеличивая «парниковый эффект» атмосферы. Кроме того, антропогенное увеличение главного газообразного биогенного вещества должно повлиять на состояние сельского хозяйства и лесоводство. Мнения современных исследователей о проблеме «парникового эффекта» и его последствиях кардинально разделились.

Что же представляет данное явление? 30 % солнечного излучения, падающего на Землю, отражается в пространство, 20 % поглощается атмосферой и поверхностью планеты. Сама Земля тоже излучает тепло, которое частично поглощается атмосферой, а частично уходит в космическое пространство. Соотношение тепла получаемого и тепла отдаваемого называется тепловым балансом. Земная атмосфера состоит из азота и кислорода, соответственно 78 % и 21 %. 1 % приходится на аргон, углекислый газ, метан, водород и т. д. Некоторые из этих трехатомных газов обладают большой способностью удерживать отраженное излучение Земли, поглощая его и нагреваясь (углекислый газ удерживает 18 % земного тепла). Если количество СО2 в атмосфере увеличивается, следовательно, тепла удерживается больше, и воздушная оболочка нашей плане-

92

ты понемногу разогревается. По мнению некоторых ученых, за последние 150 лет концентрация главного парникового газа – СО2 – в атмосфере из-за деятельности человека (сжигание различных видов ископаемого топлива) выросла больше чем на треть и составляет

0,038 % (Никонов, 2007).

Регулярные наблюдения за концентрацией углекислого газа в воздухе планеты были начаты в 1958 г. в обсерватории на вершине гавайского вулкана Мауна-Лоа. Сторонники «парникового эффекта» видят причину глобального потепления именно в увеличении в атмосфере углекислого газа. Хотя исследования образцов льда из скважин в Антарктиде показали, что за последние 30 тыс. лет содержание углекислого газа в атмосфере менялось много раз, причем в довольно большом диапазоне – от 200 до 320 частей на миллион.

Другая точка зрения заключается в том, что увеличение количества газа в атмосфере является скорее следствием, а не причиной потепления. Согласно этой версии, углекислый газ не предшествует потеплению, а идет после него, поскольку 90 % СО2 растворено в Мировом океане и процесс изъятия углекислого газа из воды бесконечен. Если допустить нагревание океана на 0,5 °С, то он должен выбросить большую массу углекислого газа в атмосферу. В случае похолодания океаны наоборот поглощают углекислый газ.

Существует еще одна точка зрения на глобальное потепление, согласно которой солнечная активность воздействует на атмосферу и меняет обычный облачный покров, определяющий температуру Земли. В периоды, когда поток космических частиц в атмосфере уменьшается, облачность и уровень выпадения осадков снижаются. В последние годы наблюдается уменьшение потока космических лучей в атмосфере, следовательно, уменьшается количество облаков и площадь, ими занятая. Это уменьшение должно вызывать постепенное увеличение температуры на планете.

Интересной и достаточно аргументированной является гипотеза, согласно которой периодические потепления и оледенения на Земле вызваны разложением и образованием гидратов. Относительно недавно на дне Мирового океана обнаружены огромные залежи газовых гидратов. Основной неводный компонент природных газогидратов – метан, концентрация которого в атмосфере примерно в 200 раз ниже, чем концентрация СО2. При этом радиационная активность метана примерно в 21 раз выше, чем углекислого газа. В ближайшие 50 лет ожидается удвоение концентрации метана. Существуют данные, что в середине прошлого века парниковый эффект от метана составлял 6 % по отношению к эффекту, производимому углекислым газом. В начале XXI в. он составляет

93

уже 10 %, а еще через полвека достигнет 14 %. Источники данного существенного прироста пока неясны. Ученые допускают, что это могут быть наблюдаемые и скрытые выбросы метана, при разложении природных газовых гидратов. Проблема, над которой задумываются ученые – как отзовутся на происходящее потепление чувствительные к параметрам среды газогидраты. Дальнейшее потепление может вызвать разложение гидратов, а освободившийся метан приведет к дальнейшему потеплению, ускорению этого процесса.

О возможных последствиях потепления очень образно высказался Сергей Петрович Капица в одном из интервью (http//nauka.relis.ru): «… В климатическом отношении человечество движется вверх по лестнице, ведущей вниз …» («вниз» – медленное похолодание, связанное с продолжением ледникового периода, «вверх» – потепление, вызванное как локальными погодными циклами, так и антропогенным воздействием на природу).

Факты истории

Во времена Петра Великого в Европе было гораздо холоднее. Это был пик так называемого малого ледникового периода, одного из нескольких периодов похолодания в исторические времена. Живопись старых голландских мастеров показывает, что каналы были покрыты льдом, а люди (и стар и млад) катались на коньках. В ту пору и Темза в Лондоне замерзала.

В 1740 г. по приказу Анны Иоанновны в центре Санкт-Петербурга был построен дворец изо льда, который простоял полтора месяца.

За последние два столетия можно выделить два периода: холодный – с 1815 по 1919 гг. (в рассказах Джека Лондона о золотоискателях на Аляске слюна его героев замерзала на лету, замерзал Ниагарский водопад (Северная Америка), в Санкт-Петербурге и в Москве по льду на рр. Нева и Москва ездили на санях) и теплый – с 1920 по 1976 гг. – первые полярные станции дрейфовали по открытой воде (нынешние стоят на толстом арктическом льду).

После извержения индонезийского вулкана Тамбора в 1815 г. наблюдались аномально холодные зимы. 18 мая 1980 г. взорвался вулкан Сент-Хеленс в США и 28 марта 1982 г. – вулкан Эль-Чичон в Мексике. Они выбросили примерно 0,5 км3 мельчайших частиц. Это во много раз больше среднего количества пыли, поступающего в атмосферу за год. Выбросы вулкана ЭльЧичон достигли высоты 35 км. Результатом стали последовавшие за извержениями несколько холодных зим.

Согласно разработанным климатологическим моделям в случае удвоения содержания СО2 в атмосфере рост глобальных температур в 2050 г. составит 2–3 °С, а по некоторым данным – 2–5 °С. После ратификации Киотского протокола (1997 г.) многие развитые страны должны будут

94

уменьшить ежегодную часть общих промышленных выбросов в атмосферу двуокиси углерода. По протоколу каждой стране положены свои квоты выброса парниковых газов. К 2012 г. страны, подписавшие протокол, должны будут снизить свои выбросы на 5 %. Не подписывают соглашение США (на их долю приходится 20 % всех выбросов вредных газов в атмосферу), Индия и Китай, также вносящие значительный вклад

взагрязнение атмосферы парниковыми газами. Основным препятствием

врешении проблемы предотвращения возникновения парникового эффекта является отсутствие единого мнения на происхождение парниковых газов: действительно ли промышленные выбросы настолько существенны, чтобы усилить парниковый эффект атмосферы, или количество парниковых газов в атмосфере увеличивается из-за каких-то более мощных природных процессов. Ряд ученых полагают, что увеличение средней температуры на 0,1 градуса за полвека не стоит считать глобальным потеплением. Непрерывные изменения климата периодически происходили и на локальном, и глобальном уровне на протяжении как всей истории человечества, так, очевидно, и до нее. Поэтому сам факт изменения каких-либо параметров земных геосфер еще не может считаться признаком глобального изменения.

Внастоящее время в научном мире всерьез рассматриваются возможные причины глобального потепления космического генезиса. В ХIХ – первой половине ХХ вв. в науке господствовала парадигма, которая исходила из представлений о высокой степени стабильности условий, существующих в Солнечной системе. Вторая половина ХХ в. принесла новую информацию, которая позволяет считать эту концепцию несостоятельной. Последние исследования Марса показали, что условия на планетах могут быть нестабильными и это может привести к необратимым последствиям – катастрофическое изменение климатических условий – от теплого и влажного с наличием открытых водоемов, до «холодного и сухого». Численные эксперименты показали, что на больших интервалах времени орбиты планет и астероидов оказываются нестабильными. Степень нестабильности тем выше, чем меньше масса небесного тела. В этом контексте и Земля не может рассматриваться как объект с неизменными орбитальными параметрами, что подтверждается многочисленными исследованиями. Математическая теория Милутина Миланковича объясняет похолодания и потепления вариациями главных орбитальных параметров Земли – эксцентриситета (110 тыс. лет); наклона земной оси к плоскости эклиптики (42 тыс. лет); прецессия (19–23 тыс. лет). Эти параметры влияют на величину солнечной инсоляции и смену эпох потеплений и похолоданий.

95

Прецессия (медленное движение оси вращения Земли по круговому конусу) обуславливает один из этих трех орбитальных циклов, влияющих на изменение количества солнечного света в Северном полушарии. Воображаемый конец земной оси описывает круги, совершая один оборот за 22 тыс. лет. Через каждые 22 тыс. лет лето в Северном полушарии бывает наиболее теплым (когда Земля ближе всего подходит к Солнцу), т. к. интенсивность солнечного освещения достигает максимума. Через 11 тыс. лет, когда земная ось занимает противоположную позицию, летняя температура достигает нижнего предела. В этот период Северное полушарие «отворачивается от Солнца и получает летом наименьшее количество солнечного света. Снег с каждой весной все дольше остается на поверхности. Альбедо планеты повышается – чем меньше тепла и света, тем больше снега, а чем больше снега, тем меньше света и тепла достигает поверхности, потому что свет отражается от белой снежной поверхности. М. Миланкович доказал, что важнее летний тепловой солнечный поток, поступающий в полярные широты. Ледниковый период длится примерно 100 тыс. лет, а межледниковье – только 10–12 тыс. лет. Вся наша цивилизация – порождение краткого периода оттепели, мы живем в последнем межледниковом периоде, который называется голоценом.

На протяжении последних 250 тыс. лет концентрация метана в атмосфере падала и увеличивалась в соответствии с изменением интенсивности солнечного освещения в Северном полушарии, обусловленном прецессией. При наиболее высоких температурах существенно увеличилось количество метана, образующегося в болотах, его основных природных источниках. Колебания атмосферной концентрации СО2, происходившие в последние 350 тыс. лет, были обусловлены изменениями угла наклона оси вращения Земли и формы ее орбиты. Протяженность двух последних циклов составляет 41 тыс. и 200 тыс. лет соответственно. Однако теория Миланковича дает объяснение оледенений за прошедшие 500 тыс. лет, но не в далеком прошлом, когда промежутки между ледниковыми эпохами исчислялись в 130–150 млн лет или в историческом прошлом «малый ледниковый период». Построения М. Миланковича успешно работают только в сменах похолоданий и потеплений внутри ледниковых периодов и являются «малыми гармониками», наложенными на гармоники более высоких порядков, исчисляющимися миллионолетиями.

Многочисленные палеоданные говорят в пользу циклических изменений уровня солнечной активности в прошлом (а возможно, и импульсивных), причем как в сторону понижения (Маундеровский минимум), так и в сторону повышения. Некоторые ученые полагают, что время от времени на Солнце могут происходить супервспышки (энерговыделение 1036 эрг), которые могли бы иметь катастрофические последствия для

96

биосферы Земли (Язев, Спирина, 2008). Сегодня неизвестно, происходят ли в ядре Солнца длиннопериодные циклические изменения, которые могут или могли приводить к периодическим изменениям, как интегральной светимости звезды, так и распределению энергии в ее спектре. Астрономические наблюдения показывают, что все звезды являются переменными – меняется светимость и спектральный класс. Могут рассматриваться и изменения состояния Солнца под воздействием внешних причин. Период вращения Солнца вокруг центра Галактики оценивается от 200 до 240 млн лет. Если предположить, что галактическая орбита Солнца обладает отличным от нуля эксцентриситетом, то для различных участков орбиты будут характерны различная галактоцентрическая скорость движения Солнца, различное удаление Солнца от центра Галактики. Это, вероятно, тоже может воздействовать на режим энерговыделения.

В последнее время в научных кругах обсуждается вопрос о присутствии во Вселенной «темной материи», суммарная масса которой, как полагают, на два порядка превышает массу видимого вещества. Какие-то участки галактической орбиты Солнца, возможно, могут подвергаться дополнительному воздействию со стороны «темной материи». Кроме того, Солнечная система в галактике находится в так называемом круге коротации, где вращение волн плотности, связанных со спиральными рукавами Галактики, синхронизовано с вращением Галактики и ее звездного «населения» в целом. Солнце движется примерно с той же скоростью, что и спиральные рукава Персея и Стрельца, между которыми находится. Не должно происходить вплывания Солнечной системы внутрь спирального рукава – скорость вращения Солнца такая же как и у гипотетических газопылевых облаков. Но сам факт существования Солнца говорит о том, что когда-то оно все-таки находилось внутри одного из спиральных рукавов (по имеющимся данным, звездообразование происходит только и именно там). Солнце звезда второго поколения, и сформировалось оно из туманности, появившейся в результате взрыва древней сверхновой – скорее всего в пределах спирального рукава. Таким образом, из-за вытянутости орбиты Солнца (изменяется скорость Солнца по отношению к спиральным рукавам), оно может периодически покидать пределы коротационного круга и погружаться в газопылевые облака. В связи с этим может меняться интенсивность падающего на Землю излучения Солнца в результате меняющихся свойств межпланетной среды. Это может отражаться на глобальных характеристиках климата Земли.

Импактные события, как уже упоминалось выше, могут служить триггером для начала оледенений. В результате «импактной зимы» площадь снежных и ледяных покровов могла резко увеличиться, что должно было приводить к росту эффективного альбедо земной поверхности и

97

облачного покрова, дальнейшему скачкообразному падению средней температуры на поверхности Земли. Импактные события одновременно вызывают разрушение озонового слоя, изменения химических, тепловых и оптических свойств атмосферы, что отражается на параметрах климата.

Климатические изменения оказывают огромное влияние на окружающую среду. Анализ потеплений и похолоданий в геологическом прошлом Земли показывает, что крупные биосферные кризисы возникали на временных границах между потеплениями и похолоданиями (Добрецов, 2004; Климат…, 2004). В различных источниках информации обсуждаются многочисленные последствия глобального потепления; медики, в частности, полагают, что существенно повысится заболеваемость сердечнососудистыми, респираторными и некоторыми другими заболеваниями. Потепление нарушит функционирование экосистем, затронет некоторые элементы инфраструктуры разных стран, что в конечном итоге может стать причиной социальных и экономических потрясений. Повышение температуры в странах с прохладным климатом снизит смертность от простудных заболеваний и переохлаждения, однако этот положительный факт может оказаться несравнимо слабее, чем отрицательные последствия. Повышение температуры может вызвать увеличение экологических ниш некоторых вредоносных насекомых и иных живых организмов, являющихся переносчиками различных болезней. Предполагают, что, например, малярийный комар и брюхоногие моллюски (переносчики шистоматоза) расширят границы своих ареалов обитания. Это, в свою очередь, вызовет увеличение частоты заболевания людей малярией. В настоящее время опасности заболевания малярией подвергается около 45 % населения Земли, но предполагают, что в результате потепления во второй половине XXI в. риск подобных заболеваний может возрасти до 60 %. Для недопущения такого природного кризиса необходимо усовершенствовать службы здравоохранения, разработать долговременные программы контроля состояния окружающей среды, предусмотреть меры по ее охране и ликвидации возможных чрезвычайных ситуаций. Кроме того, необходимо разработать различные технологии защиты зданий и систем жизнеобеспечения, кондиционирования воздуха, очистки воды и т. д.

Потепление климата может привести к сдвигу границы природных зон на север, сокращению площади вечной мерзлоты, отступлению горных ледников. Активизируются процессы термокарста и эрозии (нарушение коммуникаций, фундаментов зданий, проседание построек). Прогнозируется потеря объема ледников Центральной Азии, в 3 раза возрастет сток талых ледниковых вод, который затем может прекратиться вовсе, в результате это приведет к обмелению горных рек. Сокращение речного стока в целом может негативно сказаться на выработке электро-

98

энергии ГЭС. Произойдет подъем уровня Мирового океана (происходящий сейчас со скоростью 1–2,5 мм/год), который особенно негативно скажется на густонаселенных и экономически развитых приморских областях Китая и Японии (50 % промышленного производства Японии сосредоточено в прибрежной зоне). В Китае пострадают дельтовые и приморские низменности, подъем уровня моря приведет к засолению почв. Изменение температуры воды и содержания в ней кислорода приведут к увеличению популяций мелких рыб, не имеющих высокой экономической ценности, что негативно скажется на рыболовстве (Мазур,

Иванов, 2004).

Прогнозируется снижение биомассы таежных лесов, количества летних осадков, возрастет опасность возникновения лесных пожаров. Увеличатся площади степных ландшафтов на юге Сибири и в Монголии. В Центральной Азии возможно усиление частоты и интенсивности пыльных бурь. Считают, что потепление в целом будет благоприятным для сельского хозяйства Сибири, где возможно продвижение на север зоны зернового земледелия, в то же время на юге из-за усиления засух урожаи могут сократиться на 20 %. Преобладает мнение, что парниковый эффект в целом положительно скажется на развитии мирового сельского хозяйства (у растений уменьшится транспирация, усилится фотосинтез, возрастает урожайность). Если же наблюдающееся в настоящее время потепление климата сменится похолоданием, то возникнут другие проблемы. Прежде всего человечество может испытать топливно-энергетический кризис из-за исчерпания природного топлива; увеличится количество различных простудных заболеваний, особенно в регионах с теплым и комфортным климатом. Сокращение сельскохозяйственных угодий может привести к нехватке продовольствия. Можно ожидать и начала миграции населения, что вызовет нежелательные социально-экономические последствия.

1.6. Биогенно-инфекционные ОПП

Так природа захотела. Почему? Не наше дело. Для чего? Не нам судить.

Булат Окуджава

Остановимся на таких явлениях, как эпидемии, пандемии, эпизоотии и эпифитотии. Иногда они проявляются как следствие природных процессов: засухи, голода, наводнения и т. д.

Эпидемия – массовое, прогрессирующее во времени и пространстве в пределах определенного региона распространение инфекционной бо-

99

лезни людей, значительно превышающее обычно регистрируемый на данной территории уровень заболеваемости. В основе обусловленной социальными и биологическими факторами эпидемии лежит эпидемический процесс – непрерывный процесс передачи возбудителя инфекции, развитие взаимосвязанных инфекционных состояний (заболевание, бактерионосительство).

Пандемия. Заболевание охватывает территории нескольких стран или континентов.

Эпидемии или пандемии распространяются либо водным, пищевым, воздушно-капельным, трансмиссивным, либо несколькими способами одновременно. Некоторые инфекционные заболевания свойственны только людям: азиатская холера, натуральная оспа, брюшной тиф, сыпной тиф, скарлатина и другие. Существуют также общие для человека и животных инфекционные заболевания: сибирская язва, сап, ящур, пситтакоз, туляремия, грипп и т. д.

Чума – острое инфекционное природно-очаговое заболевание, проявляющееся тяжелой общей интоксикацией, специфическим поражением лимфатических узлов, легких и других органов. Относится к особо опасным карантинным инфекциям, является трансмиссивным зоонозом. Попадает в организм через кожу, слизистые оболочки дыхательных путей, пищеварительного тракта, конъюнктиву. Способ проникновения возбудителя в организм определяет клиническую форму заболевания. При заражении человека в природных очагах развивается бубонная форма чумы (бубон – образуется в результате воспалительного процесса в лимфатических узлах), которая может осложниться вторичной легочной чумой. При воздушно-капельной передаче возбудителя от больных вторичной легочной чумой развивается первичная легочная чума. Септическая форма характеризуется многочисленными кровоизлияниями в коже, слизистых оболочках и различных органах. Инкубационный период 1–5 дней (у привитых 8–10 дней). Природные очаги чумы связаны с дикими грызунами – источниками и хранителями возбудителя в природных условиях. К вторичным очагам инфекции относятся очаги домовой, крысиной или портовой чумы, когда источниками чумы служат синантропные виды крыс и мышей. Человек заражается в основном через укусы блох. Возбудителем чумы могут быть и люди при переходе чумы в легочную форму. Предполагается, что жертвами чумы во все времена стали более 200 млн человек. «Черная» смерть во многом определила историческое развитие западной цивилизации.

Факты истории

541–544 гг. н. э. Первая пандемия чумы (Юстинианова чума) в Египте; занесена из Эфиопии. Охватила Северную Африку, Европу, центральную и

100