Евгений Борисенков - Климат и деятельность человека

Использование леса как топлива эквивалентно реализации энергии в (17—21)·10 3Дж на 1 г сухого вещества. Таким образом, в среднем фиксация энергии в древесной биомассе в год составляет порядка 1,2·10 21Дж.

Таблица 9. Распределение лесов, % площади широтной зоны

Леса влияют на тепловой баланс нашей планеты, влагооборот, речной сток, динамику атмосферы, ее газовый и аэрозольный состав и др. Коэффициент поглощения солнечной радиации деревьями очень велик, около 67 Дж/м 2(почва, лишенная растительности, поглощает 33 Дж/м 2). Потенциальные испарения над лесом составляют 850 мм/год, а над почвой, лишенной растительности, — 425 мм/год. Степень покрытости лесом воздействует на водный и энергетический баланс планеты. В свою очередь, изменение составляющих энергетического и водного баланса сказывается на продуктивности леса. Потенциальная продуктивность лесов зависит от температуры самого теплого месяца, годового количества осадков, продолжительности вегетационного периода, внутригодовых колебаний температуры, испарения, радиационного баланса и др. В странах холодного климата повышение температуры способствует ускоренному росту деревьев, в то же время небольшие повышения испаряемости практически не влияют на него. В странах теплого климата рост деревьев не зависит от температуры, однако при подъеме температуры увеличивается испаряемость, в результате чего продуктивность леса уменьшается.

Климатические флюктуации также отражаются на росте деревьев, Достаточно сказать, что такая наука, как дендроклиматология, опирается на закономерности роста деревьев (фиксируемые на срезах по кольцам деревьев) в зависимости от климатических условий. Это позволяет достаточно надежно восстанавливать климат прошлого.

Известно, что линии лесов в горах тесно связаны с климатом, а их положение с высотой меняется при изменениях климата. Линия лесов в горах зависит от широты, высоты, места и климатических условий. В тропиках (в Андах, Гималаях) она возвышается на 5 тыс. м над уровнем моря, в полярных районах находится вблизи уровня моря. Потепления (похолодания) на 0,5—0,6° С вызывают повышение (понижение) линии лесов примерно на 100 м. И такие явления отмечались в прошлом.

Влияние климата при строительстве объектов чрезвычайно велико, особенно в странах с резко выраженной внутригодовой климатической изменчивостью, в умеренных, полярных и субполярных районах. Технические условия и стоимость проектирования зданий и сооружений, проведения земляных работ, виды применяемых конструкций, эксплуатация и т. д. весьма сильно зависят от климата. Техника и аппаратура, предназначенные для одних климатических условий, выходят из строя при работе в других. Сейчас еще только делаются попытки оценить, во что обходится, к примеру, изменение температуры на 1° и осадков на 10% для различных видов деятельности. Исследования, проведенные в США, показывают, что понижение температуры на 1° привело бы к дополнительным расходам на жилищное строительство и одежду порядка 10 млрд. долларов в год, а ущерб здоровью людей при этом оценивался бы в сумму 47,72 млрд. долларов.

По мере расширения масштабов человеческой деятельности неизмеримо возрастут масштабы и сложность строительных работ, их зависимость от климатических условий. Прежде всего остановимся на проектировании. Одна из задач, возникающих на этой стадии, заключается в разработке методов эффективного использования климатической информации, с тем чтобы не допустить неоправданного завышения стоимости объектов, с одной стороны, и недостаточной прочности (или теплоустойчивости и др.) — с другой. При ошибках любого знака, кроме отмеченных потерь, в течение длительного времени будет иметь место также перерасход денежных средств.

Вторая проблема связана с проектированием ограждающих конструкций, отопительных систем, систем кондиционирования, вентиляции и др., работа которых в решающей мере определяется климатическими условиями. Как известно, на продолжительность строительных работ воздействуют экстремальные условия погоды, средние температуры, скорость ветра, осадки и др. Это — третья проблема. Многие технологические циклы строительства (например, бетонные работы, дорожные покрытия, работа кранов, транспорта и др.) очень сильно зависят от климата.

Четвертая проблема — строительство линий электропередач и их эксплуатация с учетом ветровых и гололедных нагрузок. Главные материальные потери при неблагоприятных климатических и погодных условиях — это восстановление линий электропередач, убытки хозяйств, которые зависят от функционирования этих линий.

Пятая проблема — учет ветровых, гололедных, снеговых нагрузок на сооружения и конструкции общего и специального типа, в особенности на сооружения высотой 40 м и более (здания, башни, опоры, дымовые трубы, телевизионные башни и др.). Завышение этих нагрузок приводит к сильному и часто неоправданному удорожанию стоимости строительства, занижение — к вероятности аварий.

Мы перечислили главные аспекты влияния климата на проектирование и строительство в умеренных и полярных районах. В странах тропического климата возникает своя специфика, связанная со строительством дамб, защитой от тропических циклонов и ураганов, от коррозии и др.

Несмотря на бурное развитие всех видов транспорта, их зависимость от климатических условий еще не преодолена. Известно, например, что за последние 15—20 лет прямые убытки от возвратов самолетов вследствие погодных условий довольно велики. Косвенные же убытки, связанные с нарушением регулярности работы воздушного, как, впрочем, и любого другого вида транспорта, никто по-настоящему не подсчитывал, но они не меньше, а возможно, и превышают прямые убытки.

Согласно американским источникам, только использование оптимальных маршрутов судов, разработанных с учетом климатических данных о полях ветра и волнения по акваториям Атлантического и Тихого океанов, позволило сократить среднюю продолжительность рейса на 10 часов, что дает экономию 10 млн. долларов в год.

Эксплуатация шельфовой зоны морей, которая стала насущной необходимостью для человечества, в значительной мере определяется климатическим режимом этой зоны. Здесь, как и при освоении новых территорий, изучение климата должно предшествовать началу работ на шельфе.