Оцінка впливу природно-антропогенних змін потоків CO2 у системі рослинність — атмосфера на формування парникового ефекту Землі
The analysis of the current approaches to the ''Earth's greenhouse effect'' prediction is performed. A new methodology has been proposed to estimate the ''greenhouse effect'' and its change on the basis of the ground experimental CO2 flow measurements and...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/1762 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оцінка впливу природно-антропогенних змін потоків CO2 у системі рослинність — атмосфера на формування парникового ефекту Землі / В.І. Лялько // Доп. НАН України. — 2007. — N 4. — С. 130–137. — назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-1762 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-17622008-09-03T12:01:30Z Оцінка впливу природно-антропогенних змін потоків CO2 у системі рослинність — атмосфера на формування парникового ефекту Землі Лялько, В.І. Науки про Землю The analysis of the current approaches to the ''Earth's greenhouse effect'' prediction is performed. A new methodology has been proposed to estimate the ''greenhouse effect'' and its change on the basis of the ground experimental CO2 flow measurements and the satellite data analysis. The many-year variations of the areas occupied by different vegetation species with different photosynthetic activity features are considered. The CO2 flow values are determined and are converted into the ''greenhouse'' temperature analogs which can be used in the models of energy-mass exchange in the geospheres of the Earth for the computer forecasting of global and regional changes of the climate. 2007 Article Оцінка впливу природно-антропогенних змін потоків CO2 у системі рослинність — атмосфера на формування парникового ефекту Землі / В.І. Лялько // Доп. НАН України. — 2007. — N 4. — С. 130–137. — назв. — укp. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/1762 528.88-519.6 uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Науки про Землю Науки про Землю |
| spellingShingle |
Науки про Землю Науки про Землю Лялько, В.І. Оцінка впливу природно-антропогенних змін потоків CO2 у системі рослинність — атмосфера на формування парникового ефекту Землі |
| description |
The analysis of the current approaches to the ''Earth's greenhouse effect'' prediction is performed. A new methodology has been proposed to estimate the ''greenhouse effect'' and its change on the basis of the ground experimental CO2 flow measurements and the satellite data analysis. The many-year variations of the areas occupied by different vegetation species with different photosynthetic activity features are considered. The CO2 flow values are determined and are converted into the ''greenhouse'' temperature analogs which can be used in the models of energy-mass exchange in the geospheres of the Earth for the computer forecasting of global and regional changes of the climate. |
| format |
Article |
| author |
Лялько, В.І. |
| author_facet |
Лялько, В.І. |
| author_sort |
Лялько, В.І. |
| title |
Оцінка впливу природно-антропогенних змін потоків CO2 у системі рослинність — атмосфера на формування парникового ефекту Землі |
| title_short |
Оцінка впливу природно-антропогенних змін потоків CO2 у системі рослинність — атмосфера на формування парникового ефекту Землі |
| title_full |
Оцінка впливу природно-антропогенних змін потоків CO2 у системі рослинність — атмосфера на формування парникового ефекту Землі |
| title_fullStr |
Оцінка впливу природно-антропогенних змін потоків CO2 у системі рослинність — атмосфера на формування парникового ефекту Землі |
| title_full_unstemmed |
Оцінка впливу природно-антропогенних змін потоків CO2 у системі рослинність — атмосфера на формування парникового ефекту Землі |
| title_sort |
оцінка впливу природно-антропогенних змін потоків co2 у системі рослинність — атмосфера на формування парникового ефекту землі |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Науки про Землю |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/1762 |
| citation_txt |
Оцінка впливу природно-антропогенних змін потоків CO2 у системі рослинність — атмосфера на формування парникового ефекту Землі / В.І. Лялько // Доп. НАН України. — 2007. — N 4. — С. 130–137. — назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT lâlʹkoví ocínkavplivuprirodnoantropogennihzmínpotokívco2usistemíroslinnístʹatmosferanaformuvannâparnikovogoefektuzemlí |
| first_indexed |
2025-07-02T05:15:23Z |
| last_indexed |
2025-07-02T05:15:23Z |
| _version_ |
1836510948811079680 |
| fulltext |
УДК 528.88-519.6
© 2007
Член-кореспондент НАН України В. I. Лялько
Оцiнка впливу природно-антропогенних змiн потокiв
CO2 у системi рослиннiсть — атмосфера на формування
парникового ефекту Землi
The analysis of the current approaches to the “Earth’s greenhouse effect” prediction is performed.
A new methodology has been proposed to estimate the “greenhouse effect” and its change on
the basis of the ground experimental CO2 flow measurements and the satellite data analysis.
The many-year variations of the areas occupied by different vegetation species with different
photosynthetic activity features are considered. The CO2 flow values are determined and are
converted into the “greenhouse” temperature analogs which can be used in the models of energy-
mass exchange in the geospheres of the Earth for the computer forecasting of global and regi-
onal changes of the climate.
Як свiдчать численнi публiкацiї [1–7], зафiксована тенденцiя глобального пiдвищення се-
редньорiчної температури повiтря, що становила за минуле столiття близько 0,6 ◦С, обумов-
лена, за висновками фахiвцiв-клiматологiв, головним чином, збiльшенням вмiсту вуглекис-
лого газу в земнiй атмосферi. Про такi тенденцiї та наслiдки кругообiгу вуглецю в природi
в свiй час вказував В. I. Вернадський [8].
Постановка задачi. Якi основнi джерела та процеси формування надмiрної кiлькостi
CO2 в атмосферi призводять парниковий ефект, тобто створення молекулами CO2 своєрiд-
ного “теплового бар’єру”, який заважає тепловому випромiнюванню Землi виходити у кос-
мiчний простiр?
Такi джерела можна подiлити на два типи: 1) антропогеннi, якi пов’язанi з видiлен-
ням CO2 при спалюваннi всiх видiв органiчного палива (вугiлля, нафти, газу, деревини,
торфу тощо); 2) природно-антропогеннi, якi пов’язанi зi змiною iнтенсивностi процесiв фо-
тосинтезу в рослинах та зумовленого ним споживання вуглекислого газу з атмосфери, що
вiдбуваються при змiнах у часi площ та видового складу рослинного покриву (в першу
чергу, тропiчних та бореальних лiсiв).
Якщо ефект надходження CO2 до атмосфери за рахунок спалювання органiчного палива
дослiдниками обрахований кiлькiсно та становить близько 6 · 109 т/рiк [6], то аналогiчний
ефект вiд впливу природно-антропогенних факторiв, пов’язаних зi змiнами у часi площ,
видового складу та фiзiологiчних особливостей рослинного покриву Землi, ще не одержав
подiбних кiлькiсних оцiнок.
Методологiя. Для оперативного й економiчного розв’язання вказаної задачi на сучас-
ному науковому рiвнi повинно бути обов’язковим залучення матерiалiв багатоспектральних
супутникових зйомок земної поверхнi, виконаних у рiзнi роки спостережень.
Комп’ютерна тематична iнтерпретацiя одержаних матерiалiв за допомогою створених
в нашому Центрi програм [9] дозволяє картографувати змiни по площi та в часi рiзних
рослинних угруповань (особливо, тропiчних та бореальних лiсiв як головних вiдповiдальних
за формування джерел та стокiв CO2 у системi рослиннiсть — атмосфера).
Однак для того щоб вiдслiдкувати потоки CO2 у вказанiй системi, необхiдно мати екс-
периментальнi визначення цих потокiв для рiзних видiв рослинностi в рiзних ландшафт-
130 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №4
Рис. 1. Баланс потокiв CO2 залежно вiд виду рослинностi та її географiчного розмiщення
но-клiматичних умовах як у добовому, так i у рiчному розрiзi. Подiбнi роботи як наземнi,
так i з використанням космiчних носiїв, започаткованi в рамках Мiжнародних програм
FLUXNET, EUROFLUX, BEAR та iн. [10].
Одержанi результати. Обробка одержаних експериментальних матерiалiв за пото-
ками CO2 (понад 8 тисяч визначень по всiй Землi) дала змогу побудувати узагальнену
дiаграму балансу вуглекислого газу в цих потоках (фотосинтез — дихання рослин) у сис-
темi рослиннiсть — атмосфера залежно вiд виду основної рослинностi та її географiчного
розмiщення (рис. 1) [4, 10–12].
Однак наведенi оцiнки мають оглядовий, глобальний характер. Для бiльш точного ви-
значення змiн площ i видiв рослинностi, що забезпечують вiдмiннiсть у величинi та напря-
мах потокiв CO2 у системi рослиннiсть — атмосфера, необхiдно залучення та порiвняння
iнтерпретованих космознiмкiв конкретних територiй за певний перiод часу (бажано кiлька
десяткiв рокiв). Такi роботи були виконанi та продовжують виконуватися в нашому Науко-
вому центрi аерокосмiчних дослiджень Землi спiльно з Мiжнародним iнститутом приклад-
ного системного аналiзу (IIASA, Австрiя), починаючи з 2001 р. [4, 8, 9].
Враховуючи, що зараз бореальнi лiси Євразiї вважаються головними “легенями плане-
ти” [6, 13], об’єктом дослiджень були вибранi вiдповiднi полiгони в межах Центрального
Сибiру (“Усть-Iлiмський” та “Большоє” — Iркутська область та Красноярський край вiд-
повiдно) [9].
Для проведення дослiджень в межах полiгону “Усть-Iлiмський” використовувались знiм-
ки з КА Landsat MSS (07.09.1977 р.) i знiмок КА Landsat-7 (05.07.2000 р.), а в межах полi-
гону “Большоє” — знiмок КА Landsat MSS (21.06.1977 р.) i знiмок Landsat-7 (22.06.2000 р.).
Таким чином, в обох випадках розглядаються змiни рослинного покриву протягом 23 рокiв.
Обробку знiмкiв виконували за допомогою програмного продукту ERDAS Imagine ме-
тодикою, наведеною в [9].
Результати тематичної iнтерпретацiї знiмкiв свiдчать про зменшення площ хвойних лiсiв
та збiльшення лiсових площ з перевагою листяних порiд (табл. 1). Це явище зумовлене
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №4 131
значними вирубками хвойних лiсiв та поновленням лiсу за рахунок листяних рiзновидiв на
мiсцях вирубок, пожеж, заболочувань.
Враховуючи, що фотосинтетична потреба в CO2 у листяних деревах менша, нiж у хвой-
них [2–4], це, загалом, призводить до зменшення абсорбцiї вуглекислого газу рослинами
з атмосфери, а отже, вказаний процес працює на зростання парникового ефекту.
Виконанi японськими та росiйськими дослiдниками наземнi експериментальнi роботи по
вивченню в Сибiру потокiв CO2 у системi рослиннiсть — атмосфера, якi абсорбуються або
видiляються рослиннiстю, привели до несподiваних результатiв [3]. Виявилося, що протя-
гом перiоду вегетацiї рослин (травень — вересень) у тих мiсцях, де первиннi хвойнi лiси
замiщенi листяними лiсами та болотно-тундровою рослиннiстю, зазначено перевищення по-
токiв CO2 до атмосфери над його поглинанням рослинами до величин порядку +184 г ·С/м2
(C — вуглець). Цей феномен пiдтверджує, що в бореальних лiсах Євразiї iснують механiз-
ми поповнення атмосфери парниковими газами (ще й CO2 та СН4 — на дiлянках танення
вiчної мерзлоти та при лiсових пожежах).
Узагальненi данi про кругообiг вуглецю в лiсах Росiї в 1961–1998 рр. наведенi в публi-
кацiях спiвробiтникiв IIASA [2]. Згiдно з цими даними, в бореальних лiсах Росiї протягом
майже 40-рiчних спостережень виявлено iстотне (в 2,5–3 рази) зменшення поглинання лiса-
ми CO2, що важко пояснити лише скороченням площi та бiомаси (NPP) цих лiсiв, оскiльки
показник NPP зрiс за вказаний перiод на 123%. Можливо, такий феномен викликаний iн-
тенсивним видiленням CO2 при розкладi мертвої органiки в лiсах, обсяг якої зрiс за цей
час майже в 1,5 рази.
Обговорення. Маючи згаданi вище картографiчнi матерiали по змiнi площ i видiв рос-
линностi за певний перiод часу, отриманi, переважно за даними ДЗЗ (бажано з iнтервалом
у кiлька десяткiв рокiв — для обгрунтування надiйностi виявлення таких змiн), а також
балансовi показники про потоки CO2 у межах площ, що змiнилися, i видiв рослинностi,
можна не тiльки оцiнити сумарнi джерела — стоки CO2 у системi атмосфера — рослиннiсть
на початковий (за спостереженнями) i сучасний перiоди часу, а й орiєнтовно прогнозува-
ти цей процес на найближчу перспективу (за умови сталостi факторiв впливу на систему
атмосфера — рослиннiсть).
Подiбний приблизний розрахунок дозволить не тiльки оцiнити внесок життєдiяльностi
рослинностi у вмiст CO2 в атмосферi на цей час (а отже, i внесок у формування зрос-
Таблиця 1. Змiни поширення рiзних видiв рослинних спiльнот у межах фрагментiв класифiкованих знiмкiв
на полiгонi “Большоє”
Видiленi рослиннi
угруповання
Landsat MSS
вiд 21.06.1977 р.
Landsat-7
вiд 22.06.2000 р.
Змiна площ видiв
рослинностi
Площа, км2 % Площа, км2 % Площа, км2 %
Хвойнi лiси (молодi, до 30 рокiв) 2330 25 1904 20 −426 −5
Хвойнi лiси (понад 30 рокiв) 2070 22 1704 18 −366 −4
Листянi лiси (молодi, до 30 рокiв) 875 9 2067 22 +1192 +13
Листянi лiси (понад 30 рокiв) 1183 712 2196 23 +1013 +11
Не лiсовi землi (вирубки, луки, 2919 31 1292 14 −1627 −17
болота, агрофiтоценози, кущi
та рiдколiсся, дороги,
населенi пункти)
Водна поверхня 79,0 1 80 1 +1 0
Хмари, тiнi вiд хмар — 0 213 2 +213 +2
Iнтегральнi показники 9456 100 9456 100 0 0
132 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №4
таючої температури атмосфери), але й прогнозувати цей вплив на температуру повiтря
в майбутньому, у тому числi, з огляду й на сугубо антропогенний фактор, тобто додаючи
в розрахунки CO2, що надходить в атмосферу внаслiдок спалювання всiх видiв викопних
органiчних палив.
Узагальнене уявлення про потоки CO2 (у 109 т/рiк) у системi атмосфера — океан —
суша i характеристику його середньорiчного балансу (бюджету) дають данi, що мiстяться
в табл. 2, якi свiдчать про щорiчне зростання потоку CO2 в атмосферу (1980–1998 рр.)
на 0,04 · 109 т/рiк [14].
Цiкаву оцiнку змiни середньорiчного запасу вуглецю при рiзних сценарiях залiсення
(збiльшення площi лiсiв) i обезлiсення (зменшення лiсових площ) наведено в табл. 3.
У наступнi роки планується проведення робiт з використанням матерiалiв космiчних
зйомок i визначення потокiв CO2 на всiй територiї бореальних лiсiв за рядом мiжнародних
програм [7], якi дозволять дати кiлькiсну оцiнку впливу зменшення поглинання цими лiсами
CO2 на глобальне потеплiння клiмату.
При цьому необхiдно буде враховувати такi важливi положення:
1. Лiси Землi, якi займають площу близько 44 млн км2 (∼ 29% сушi), є найбiльшими
акумуляторами вуглецю, засвоюють з атмосфери в процесi фотосинтезу велику кiлькiсть
CO2 з атмосфери (до 300 млрд т/рiк — з врахуванням всiх фотосинтезуючих органiзмiв)
i, таким чином, сприяють зменшенню в нiй головного iз газiв, вiдповiдальних за створення
парникового ефекту на нашiй планетi.
2. Як показують дослiдження вчених США, глобальне пiдвищення температури призве-
ло до того, що в результатi активiзацiї процесiв розкладання, тропiчнi лiси до кiнця XX ст.
з абсорбентiв CO2 з атмосфери в бiльшостi випадкiв перетворилися в постачальникiв цього
газу (i метану) в останню [13].
Таблиця 2. Характеристика середньорiчного бюджету CO2 [Watson R. et al., 2000]
№ п.п. Характеристика
Оцiнка, 109 т ·С/рiк
1980–1989 рр. 1990–1998 рр.
1 Емiсiя CO2 за рахунок спалювання 5,5 ± 0,5 6,3 ± 0,6
палив i виробництва цементу
2 Нагромадження CO2 в атмосферi 3,3 ± 0,2 3,3 ± 0,2
3 Поглинання океанами 2,0 ± 0,8 2,3 ± 0,8
4 [1 − (2 + 3)]∗ 0,2 ± 1,0 0,7 ± 1,0
5 Емiсiя CO2 за рахунок змiни 1,7 ± 0,8 1,6 ± 0,8
у використаннi земельними ресурсами
6 [4 + 5]∗ 1,9 ± 1,3 2,3 ± 1,3
∗ Порядковi номери.
Таблиця 3. Оцiнка розрахованої змiни середньорiчного запасу вуглецю для сценарiїв залiсення/обезлiсення
[Watson R. et al., 2000]
Регiон RF
AF швидкiсть поглинання CO2
при залiсеннi, т · С/(га · рiк)
TR FR
А В А В
Бореальний 35 0,4–1,2 0,5 0,1 −18 −185
Помiрний 60 1,5–4,5 2,1 1,9 −90 −501
Тропiчний 120 4–5 13,7 2,6 −1644 −1352
Умовнi позначення : А — обезлiсення, В — залiсення, RF — змiна середнього запасу С при обезлiсеннi, т·С/га;
AF — середня швидкiсть поглинання CO2 при залiсеннi, т · С/(га · рiк); TR — змiна площi (106 га/рiк)
у результатi переходу мiж вiдсутнiстю лiсу й лiсом; FR — прогноз змiни запасiв вуглецю (106 т · С/рiк)
у 2008–2012 рр. у рамках сценарiю ФАО.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №4 133
3. Тому в наш час бореальнi лiси й тундри Євразiї, якi займають близько 16 млн км2
(∼ 36% усiх лiсiв планети), у глобальному кругообiгу вуглецю на Землi взяли на себе основ-
ну функцiю вилучення CO2 з атмосфери.
4. Проведенi в бореальних лiсах експерименти показали, що середня питома абсорбцiя
вуглецю з атмосфери лiсовою й тундровою рослиннiстю становить близько 40 т/км2 у рiк.
Таким чином, рiчне поглинання вуглецю з атмосфери рослинними спiвтовариствами
Пiвнiчної Євразiї може становити 40 т/(км2
· рiк) · 16 млн км2 = 48 млрд т/рiк (або близь-
ко 40% вiд сумарного поглинання CO2 рослиннiстю сушi).
5. Як було показано вище, в останнi роки з’явились також тенденцiї змiн рослинного
покриву, якi можуть призвести до збiльшення потокiв CO2 в атмосферу. Цi явища вiд-
буваються, разом з видiленням CO2 i СН4 на дiлянках танення вiчної мерзлоти, яке вже
почалося в результатi сучасних процесiв потеплiння, i потоками вуглекислого газу й мета-
ну (теж “парниковий” газ), якi утворюються при лiсових пожежах i складають приблизно
таку саму величину, як i не абсорбований з атмосфери CO2, у результатi зменшення площi
лiсiв i замiни хвойної складової листяно-болотними спiвтовариствами, зможуть дати вне-
сок у процеси глобального потеплiння, що порiвнюються з аналогiчним впливом щорiчного
антропогенного спалювання на Землi органiчного палива (∼ 6 млрд т/рiк).
Таким чином, сучасне сумарне наповнення атмосфери вуглецем за рахунок природного
й антропогенного джерел може становити ∼ 12 млрд т/рiк. Якщо ця тенденцiя не змiниться,
а середня величина вмiсту вуглецю в атмосферi у наш час становить ∼ 750 млрд т, то для
подвоєння вмiсту CO2 в атмосферi (n = 2) буде потрiбно близько 50–60 рокiв. За допомогою
досить простої залежностi (1) можна орiєнтовно прогнозувати змiну середньої глобальної
температури (T ), викликану даним феноменом [6]:
∆T (t) =
∆Tn
ln 2
ln
C(t)
C0
, (1)
де t — час, роки; C0 — початкова концентрацiя CO2 в атмосферi на момент часу t0; C(t) —
концентрацiя CO2 на момент часу t; ∆Tn = 0,6 ◦С — пiдвищення глобальної температури
за останнi сто рокiв (≈ з 1900 року).
Наприклад, такий орiєнтовний прогноз пiдвищення температури з 2000 р. до 2050 р.
може становити (n = 2):
∆T (t2050) =
0,6
ln 2
ln
720
360
≈ 0,6 ◦C, (2)
де C(t2000) = 360 ppm; C(t2050) = 720 ppm.
При проведеннi подальших робiт у напрямi вивчення ролi бореальних лiсiв Євразiї в змi-
нах глобального кругообiгу вуглецю, що викликають глобальне потеплiння, необхiдно ура-
хувати:
1) кiнцевою метою дослiджень є максимально достовiрне й економiчне прогнозування
коротких i довгострокових клiматичних змiн не тiльки в межах дослiджуваного регiону, а й
з урахуванням їх взаємозв’язкiв iз загальноглобальними клiматичними змiнами (зокрема,
зi змiнами площ i видiв рослинного покриву України);
2) тому з метою системного розгляду на кiлькiснiй основi всiх взаємозалежних у цiй
проблемi питань варто розглядати це питання в рамках загальної фiзико-математичної мо-
делi глобального клiмату Землi, що описує стан бiосфери системою нелiнiйних диферен-
цiальних рiвнянь енерго- та масообмiну з набором змiнних у просторi й у часi параметрiв
134 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №4
(температура повiтря, земної поверхнi й води, вологозапаси континентiв, рiчний стiк у Свi-
товий океан тощо) [15];
3) для рiшення зазначеної модельної системи рiвнянь у регiональному або глобальному
масштабах необхiдно вмiти оперативно визначати й вiдслiдковувати параметри, якi входять
у цi рiвняння. Це можливо, якщо гармонiйно використовувати в дослiдженнях наземнi й
космiчнi вимiри, комплексуючи детальнi традицiйнi наземнi вимiри на дiлянках, якi мо-
жуть бути калiбрувально-завiрковими тест-дiлянками для дешифрування матерiалiв муль-
тиспектральних зйомок з космiчних апаратiв i подальшого використання вiдкалiброваних
матерiалiв космiчних зйомок для вивчення значних територiй у режимi монiторингу тiльки
дистанцiйними методами;
4) внесок кожної держави-учасника в цi дослiдження буде складатися iз проведення
традицiйних наземних гiдрометеорологiчних вимiрiв i калiбрувально-завiркових полiгонних
робiт для тематичної iнтерпретацiї матерiалiв космозйомок на своїх територiях, а також
з обмiну даними й творчою участю в обгрунтуваннi розрахункових параметрiв для моделей
прогнозу клiматичних змiн з облiком натурних експериментальних визначень;
5) тiльки мiжнародне та мiждержавне спiвробiтництво може сприяти розв’язанню цiєї
найважливiшої глобальної проблеми, пов’язаної зi змiною клiмату. Вiдомо, що на сьогоднi
у рiзних країнах розпочато роботи iз прогнозування клiматичних змiн. Так, в Iнститутi об-
числювальної математики РАН та в рядi iнститутiв США проведено масштабнi дослiдження
динамiки клiмату. Виконано моделювання динамiки клiмату на планетi в XIX–XXII ст., що
враховує загальну циркуляцiю атмосфери й океану [15].
Показано, що наприкiнцi XXII ст. в порiвняннi з нинiшнiм часом вiдбуватиметься гло-
бальне потеплiння бiльш нiж на 3 ◦C. Що стосується географiчного розподiлу змiни тем-
ператури, то через 200 рокiв максимальне потеплiння вiдбудеться в Арктицi. Поблизу Пiв-
нiчного полюса в лiтню пору багатолiтнi льоди практично зникнуть, i будуть з’являтися
тiльки взимку. Значно пiдвищиться температура в помiрних широтах всiх континентiв Пiв-
нiчної пiвкулi (на 4–6 град), менше потеплiшає повiтря над океанами й у Пiвденнiй пiвкулi
(на 2–3 град) [15].
Попереднi дослiдження, виконанi в цьому напрямi вiдносно України показують, що ре-
гiональнi тенденцiї змiни природних умов внаслiдок глобального потеплiння (збiльшення
суми опадiв на пiвднi територiї й зменшення в Полiссi, зменшення амплiтуди приземної
температури тощо) будуть в основному сприятливими для економiки (вироблення про-
довольства та iн.) України i комфортностi життя її населення [1]. На жаль, як показу-
ють прогностичнi оцiнки, цього не можна стверджувати для бiльшостi країн, розташова-
них пiвденнiше нашої країни, де можливi умови створення пустельних клiматичних обста-
новок [15].
Вказана вище обставина, поряд з несприятливими демографiчними тенденцiями ево-
люцiї населення України, може створити реальну соцiально-полiтичну погрозу iснуванню
українського етносу в його сучасному виглядi, завдяки суттєвому збiльшенню в такiй си-
туацiї мiграцiйних потокiв населення до України.
Попереднi оцiнки свiдчать про те, що ефект потеплiння клiмату в полярних регiонах
може бути у два-три рази сильнiше, нiж у тропiках, а зона опустелювання в Європейськiй
частинi може досягти пiвденних границь колишнього СРСР. Зокрема, комфортнiсть, що
зростає при подiбному сценарiї клiматичних змiн проживання населення в смузi 45–55 град
СШ (при можливому погiршеннi клiматичних умов пiвнiчнiше й пiвденнiше цих границь)
може призвести до посилення людських мiграцiйних потокiв у зону комфорту та загострен-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №4 135
ня соцiально-економiчних вiдносин мiж країнами “щасливчиками” i “невдахами”. Тому ре-
зультатом подiбних клiматичних прогнозiв повиннi бути також i соцiоекономiчнi передба-
чення, i рекомендацiї з функцiонування нацiональних економiк в умовах можливого зни-
ження (або пiдвищення) агротехнiчної продуктивностi й iнтенсифiкацiї несанкцiонованих
мiждержавних мiграцiйних потокiв населення [8].
Згiдно з аналiзом iснуючих пiдходiв до прогнозування парникового ефекту Землi, запро-
поновано нову методологiю оцiнки його змiн на основi наземних експериментальних визна-
чень потокiв CO2 та зiставлення на пiдставi аналiзу космознiмкiв багаторiчних змiн площ,
зайнятих рiзними видами рослинностi, що характеризується своїми особливостями фото-
синтетичної активностi. Одержанi значення потокiв CO2, перерахованi у вiдповiднi анало-
ги температур парникового ефекту, можуть бути використанi у моделях енергомасообмiну
в геосферах Землi для комп’ютерного прогнозування сценарiїв глобальних i регiональних
клiматичних змiн.
Експериментальними дослiдженнями доведено, що при збiльшеннi концентрацiї вугле-
кислого газу рiст рослин спочатку збiльшується, а потiм (при концентрацiї в 1,5–2 рази
бiльшої в порiвняннi iз сучасною в атмосферi) рослини починають гнiтитися, їхня продук-
тивнiсть падає. Цю ситуацiю варто мати на увазi стосовно до бiосфери в цiлому. Не ви-
ключено, що при значному зростаннi вмiсту вуглекислого газу в атмосферi продуктивнiсть
рослин почне знижуватися. У результатi прискориться зростання вмiсту вуглекислого газу
в атмосферi, що призведе до ще бiльшого падiння бiопродуктивностi. А це зумовлює подаль-
ше збiльшення його вмiсту. Процес “саморозкручується”, а бiосфера втрачає стiйкiсть. За
модельними розрахунками це може вiдбутися вже мiж 2050 i 2100 рр. [5, 6]. Надалi атмо-
сфера Землi може виявитися мало придатною для iснування життя в її сучаснiй формi.
Таким чином, головнi глобальнi загрози людству пов’язанi з антропогенним вилучен-
ням продукцiї природної бiоти й зi збiльшенням вмiсту вуглекислого газу в атмосферi за
рахунок спалювання викопного палива, зменшення й погiршення якостi лiсiв. Їхня дiєвiсть
залежить вiд того, наскiльки будуть ефективнi й масштабнi природнi й штучнi процеси
компенсацiї антропогенних впливiв на бiосферу, здiйснюванi людським спiвтовариством.
У розв’язаннi цiєї проблеми першорядне значення має науковий прогноз глобальних клiма-
тичних змiн, здiйснюваний шляхом комп’ютерного моделювання енергомасообмiну в гео-
сферi Землi з масштабним використанням матерiалiв космiчних зйомок.
1. Волощук В.М., Бойченко С. Г., Степаненко С.М. та iн. Глобальне потеплiння i клiмат України. –
Київ: ВПЦ “Київ. ун-т”, 2002. – 116 с.
2. Nilsson S., Shvidenko A., Stolbovoi V. Russian forests and fluxes of major greenhouse gases XI IBERA
Conf., Krasnoyarsk, – 2002. – [Russia].
3. Proceeding of the Eighth Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia
in 1999. – / Ed. by Inoue Gen, Takenaka Akio: 323. – 2002. – (http://www.grida.no).
4. Lyalko V. I. Global Foresight of Climate and Socio-Economic Changes: a View from Space: Conf. Abstr.
Book. First IAA Intern. Conf. Impact of Space on Society, Budapest, 17–19 March, 2005. – Budapest: IAA,
2005. – P. 31.
5. Тарко А.М. Антропогенные изменения глобальных биосферных процессов (математическое модели-
рование). – Москва: Наука. Сов. энцикл., 2005. – 231 с.
6. Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф. Моделирование глобального круговорота углерода. – Москва: На-
ука. Сов. энцикл., 2004. – 336 с.
7. IPCC Climate Change 2001. – The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third
Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. – Cambridge: Cambr. univ. press;
Unit. Kingdom and New York, 2001. – 881 p.
8. Лялько В.И., Харечко О. Г. Вернадский о круговороте веществ и глобальное потепление // Екологiя
довкiлля та безпека життєдiяльностi. – 2003. – № 1. – P. 54–58.
136 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №4
9. Лялько В. I., Попов М.О., Федоровський О.Д. та iн. Багатоспектральнi методи дистанцiйного зон-
дування Землi в задачах природокористування. – Київ: Наук. думка, 2006. – 357 с.
10. FLUXNET Data Sets. – www.daac.ornt.gov.net – 2002.
11. Myneni R.B. et al. A large carbon sink in the woody biomass of Northern forests: Proc. Nat. Acad. Sci.
[10.1073/pnas 261555198]. – 11 Dec., 2001. – New York, 2001. – 15 p.
12. Rahman A. F. et al. Modeling CO2 flux of boreal forests using narrow band indices from AVIRIS imagery.
http://vcsars.calstatela.cdu/boreas/avirisoo/modelling.2001.
13. SPECTRA. Newslet. of the Carnegie Instit. of Washington. CO2 Has a Day in Congr. – Spring, 2000. – Win-
ter and Summer 2003. – News Release, 5 April, 2004. – http // www. carnegieinstitution. org. globalecology.
14. Watson R.T., Noble I. R., Bolin B. et al. Land use change, and forestry. – Cambridge: Cambr. univ. press,
2000. – 377 p.
15. Schwartz P., Doung R. An Abrupt Climate Change Scenario and Its Implication for United States National
Security. – Oct., 2003. – Intern. site. – 22 p.
Надiйшло до редакцiї 10.10.2006Науковий центр аерокосмiчних дослiджень Землi
Iнституту геологiчних наук НАН України, Київ
УДК 550.831
© 2007
П.А. Миненко
Экстремальные итерационные методы решения
обратной задачи магнитометрии при исследованиях
на кристаллическом фундаменте
(Представлено членом-корреспондентом НАН Украины Е. Г. Булахом)
Iterative methods of the solution of the inverse linear and nonlinear problems of magnetometry
are developed. Extreme algorithms of the calculation of depths down to the horizontal division
borders of blocks with the maximal difference of magnetic properties are used. By practical
examples, the opportunities to determine the intensity of the magnetization of rocks are shown.
The depths down to the top sides of approximating parallelepipeds of the physical model of a
geological environment are calculated.
Для картирования магнитных и немагнитных горных пород кристаллического фундамента
используются методы магнитометрии и гравиметрии [1–5].
Поскольку горные породы фундамента обладают небольшими разбросами плотности
(до 10%), то в результате решения обратной задачи гравиметрии получают надежные сред-
ние значения плотности для каждого блока аппроксимирующей модели геологической сре-
ды [2, 3, 5]. В магнитометрии этот вопрос значительно сложнее. Интенсивность намагни-
чения в одних и тех же породах изменяется в десятки и сотни раз на небольших рас-
стояниях. Поэтому в наблюдаемом магнитном поле Zaj присутствуют очень интенсивные
помехи, чаще всего, в виде одно- и двухточечных отрицательных и положительных анома-
лий, приводящие к неустойчивости решения обратной задачи. В связи с этим очень важно
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №4 137
|