5. Изменение агрогидрологических условий в пространстве и времени. (Изменение климата)

 Наиболее ярко мы можем наблюдать изменение погоды, которое обуславливается атмосферной и, в меньшей степени, океанической циркуляцией. Именно изменение погодных условий наибольшим образом сказывается на росте и развитии сельскохозяйственных культур. Факторы, формирующие климат, считаются относительно постоянными. В глобальном масштабе всей планеты такие метеорологические величины, как давление воздуха в целом остается постоянным из-за неизменности массы атмосферы, приток солнечной радиации на верхнюю границу атмосферы является также величиной относительно постоянной и характеризуется солнечной постоянной которую рекомендовано принять равной I0 = 1,37 кВт/м2.

Однако постоянство климата достаточно относительно. Все зависит от интервала времени, в рамках которого рассматривается климат. Если рассматривать современное состояние взаимодействия климатообразующих факторов и климатической системы, то можно принять это влияние неизменным. Если же рассматривать динамику климата на протяжении тысячелетий, то налицо будет динамика изменения климата.Изменение климата могут происходить как под воздействием природных факторов, так и, в последнее время, в результате антропогенного воздействия.

    Изменение климата под воздействием природных факторов носит циклический характер. Основной теорией колебания климата является астрономическая теория. Ее основоположником является югославский ученый М. Миланкович. Согласно данной теории изменение климата происходит из-за циклических колебаний элементов земной орбиты, которые бывают трех видов.

    Первый - колебания земной оси. Если посмотреть на ось сверху, то оказывается, что она описывает в пространстве круг за время приблизительно 25 тыс. лет, т.е. как бы покачивается по отношению к Солнцу.

    Второй - изменение наклона земной оси по отношению к плоскости орбиты (эклиптики) Земли. Такие изменения происходят с периодичностью 41 тыс. лет и достигают 3 градусов.

    Третий элемент движения связан с изменением формы орбиты от почти круговой до несколько вытянутой - эллиптической. При этом различие в удалении от Солнца составляет около 5 млн. км. Предполагается, что раньше оно было больше.

    Рассчитав совместное влияние всех трех факторов, М. Миланкович смог определить периоды, когда те или иные широтные зоны Земли получают наименьшее количество солнечного излучения. По всей видимости, эти периоды и должны соответствовать периодам формирования и развития покровных ледников в северном полушарии.

    Считается, что при существующем состоянии климатической системы регулятором колебаний служит Антарктический ледниковый покров. С одной стороны, он не позволяет критической пороговой температуре воздуха подняться более чем на 2 °С во время межледниковий, потому что, находясь в благоприятных условиях существования у Южного полюса, при общей деградации оледенение всегда сохраняет площадь не менее 10 млн. кв.км. С другой стороны, в периоды развития и наступления ледников его край не может продвинуться далеко, так как открытый океан препятствует этому. В связи с этим при наступлении ледников в северном полушарии в южном сохраняется сравнительно теплая обстановка, в чем не последнюю роль играет большая "океаничность" этого полушария. В результате процесс развития оледенения тормозится в глобальном масштабе.

    Еще одним фактором, влияющим на орбитальные параметры земли, являются приливные силы. В результате их воздействия, уменьшается скорость суточного вращения Земли и, следовательно, увеличивается длительность суток, уменьшается влияние силы Кориолиса. (По некоторым данным, в кембрии было около 400 дней в году).

    Другим основным фактором, влияющим на изменения климата, является изменение состава атмосферы. Ранее состав атмосферы был иной, чем в настоящее время. В результате эволюции Земли в атмосфере значительно увеличилось содержание кислорода, что привело к бурному развитию растительности. В результате происходило понижение средней температуры на Земле. Состав атмосферы меняется также под влиянием вулканической активности. Понижение прозрачности атмосферы в среднем понижает температуру нижнего слоя атмосферы Земли.

    В настоящее время основным фактором, приводящим к значительным изменениям в составе атмосферы, является различного рода антропогенное воздействие.

    Действие антропогенных факторов связано с деятельностью человека и не носит циклического характера. Из антропогенных факторов наибольшее значение имеют следующие:

"Парниковый эффект" - прогрев атмосферы, вызываемый поглощением в её толще теплового излучения. Предполагается, что атмосфера прозрачна в области видимой части падающего на Землю солнечного света, но поглощает отраженное от Земной поверхности инфракрасное (тепловое) излучение за счет газов, поглощающих в инфракрасной области спектра (СО2, NH3, SO2, NОx,H2O, фреоны). За последние 200 лет концентрация СО2 в атмосфере возросла с 290 млн. до 380 млн. (объемных частей на миллион). СО2 поглощается растениями, основная масса - лесами. Однако вырубка лесов увеличивает накопление СО2 в атмосфере. 

Тропосферные аэрозоли - образуются из минеральной пыли, сажи, органических веществ, поглощают и рассеивают солнечный свет, что приводит к охлаждению атмосферы.

Озоновые дыры - образуются в основном из-за увеличения концентрации в атмосфере синтетических озон-разрушающих газов, а также из-за природных факторов: снижения скорости вращения и изменения электромагнитного момента Земли.

    В зоне озоновых дыр увеличивается жесткая ультрафиолетовая радиация, приводящая к росту температуры поверхности Земли.

    В связи с происходящими изменениями природно-климатических условий, которые стали объективной реальностью нашего времени, очень остро встает вопрос об эффективности сельскохозяйственного производства на тех или иных территориях, эффективности инвестиций. Изменение климата влечет за собой значительные изменения в урожаях сельскохозяйственных культур, а следовательно, и в получаемых доходах. Таким образом, перед нами встает вопрос о необходимости расчета средней урожайности культур в условиях изменяющихся природно-климатических факторов.