5-mavzu. Tabiiy resurslar, ulardan oqilona foydalanish va atmosfera muhofazasi. Reja

Quyoshdan olingan umumiy energiyaning chiqishi doimiy qiymat sifatida qaralmaydi. Yer tarixining boshida, quyoshning nuri hozirgi kunga nisbatan 25% kam ekanligini tasdiqlovchi dalillar mavjud. Yaqinda quyosh yorqinlik tarixida 1980 yildan 1986 yilgacha qisqargan va 1986 yildan buyon ko'paygan. Quyosh nurlarining yorqinligi atmosferaning yuqori qismidagi 0,1 Vm-2 amplituda o'zgarish bilan 11-yillik tsikldan quyosh tutqichlarining soni bilan ijobiy bog'liqdir. Quyosh atrofidagi Yer orbitasining geometriyasi vaqt bilan ham o'zgaradi.
Yerning yamog'ida 41,000 yil burilish va 22 000 ga yaqin preklinik tsikl bor. Milankovich nazariyasi yerning muzlik davrida bosqichma-bosqich 5000 yil davomida harakat qilishini taxmin qiladi. Bu antropogen ta'sirning iqlimga ta'siri, agar iqlim o'zgarishi tendensiyalarini keltirib chiqaradigan orbital ta'sirni o'zgartirishi mumkin. (Muhim ekologik muhandislik, 2012Dawei Han, PhD & Ventus Publishing, 23-25s.)

4.3. Iqlim o'zgarishini modellashtirish.

Iqlim modellashtirish bilan bog'liq muammolar va noaniqliklarga qaramasdan, ko'plab tadqiqot tashkilotlari majburlash va qaytarib yuborishning turli qismlarini baholash uchun iqlim modellarini ishlab chiqdilar. Ushbu modellar aniq prognozlarni taqdim etishdan oldin hali ham uzoq yo'l bor. Klimatik modellar atmosfera, okeanlar, yer yuzasi va muzning o'zaro ta'sirini simulyatsiya qilish uchun miqdoriy usullardan foydalanadi.
Ular kelajakdagi iqlimni aks ettirishda iqlim tizimining dinamikasini o'rganishdan turli maqsadlarda foydalaniladi. Eng so'nggi yillarda iqlim modellari foydalanish haqida suhbatlashdi atmosferaga issiqxona gazlari miqdorini oshirish natijasida loyiha harorat o'zgarishlar bo'ldi. Barcha iqlim modellari yerdan uzoq to'lqin (uzoq) infraqizil elektromagnit nurlanish, ayniqsa aniq qisqa to'lqin elektromagnit nurlanish va qisqa to'lqin (yaqin) infraqizil, shuningdek chiquvchi energiya sifatida quyosh hisobdan kiruvchi energiya oladi. Har qanday nomutanosiblik harorat o'zgarishiga olib keladi.
Suyuq va energiya uzatish harakati uchun MGts (global iqlim modeli yoki umumiy sirkulyatsiya modellari) tenglamalarini diskretlash va ularni vaqt ichida integratsiya qilish. Biroq, ular rivojlanishda davom etmoqda va noaniqlik saqlanib qolmoqda (11.3-rasm). Ularning uglerod aylanishi kabi boshqa jarayonlarning modellari bilan birgalikda yanada yaxshi qayta ishlash modelini ishlab chiqishda foydalanish mumkin. So'nggi 150 yil mobaynida harorat anomaliyalari bilan "maqbul" kelishuvning so'nggi namoyishi mustaqil ravishda majburan olinadi, ammo eng yaxshi tabiiy kelishuviga parnik gazlari va aerozollarning kontsentratsiyasi kuzatilgan o'zgarishlar kiritilganda erishiladi.
Zamonaviy iqlim nazariyasining asosiy muammosi - antropogen faoliyati natijasida yuzaga kelgan iqlim o'zgarishini taxmin qilish muammosi. Quyida muhokama qilinadigan iqlim tizimining o'ziga xos xususiyatlaridan kelib chiqib, ushbu muammo tabiiy fanlar bo'yicha ko'p marta sinovdan o'tgan an'anaviy usullar bilan hal etilmaydi.
Ushbu muammoni hal qilishning asosiy metodologik asoslari hozirgi vaqtda global iqlim modellari yordamida atmosfera va okeanning umumiy tarqalish modellari asosida iqlim tizimini raqamli modellashdir. Tabiiyki, iqlim modellarini shakllantirish to'liq ko'lamli eksperimentlarni o'tkazishni talab qiladi, natijalarni tahlil qilish iqlim tizimining dinamikasini aniqlaydigan aniq jismoniy jarayonlarning yanada aniqroq modellarini tuzishga imkon beradi. Biroq, bunday tajribalar asosiy muammolarni hal qilmaydi - haqiqiy iqlim tizimining sezgirligini kichik tashqi ta'sirlarga aniqlash.
Zamonaviy iqlim modellarini yaratish tamoyillari. Jahon meteorologiya tashkilotining ta'rifiga ko'ra, Yer sayyorasining iqlim tizimi quyidagi o'zaro ta'sirlovchi komponentlardan tashkil topgan:
Atmosfera - Yerning yuqori qismiga kiradigan quyosh nurlanishining Yer yuzasiga o'tkazilishiga ta'sir qiluvchi va kompleks tizimning eng jo'shqin tarkibiy qismi bo'lgan Yer kompleks tarkibiy qismining (kislorod, azot, karbon dioksidi, suv bug'lari, ozon va boshqalar) gaz qobig'i;

• 
  Okeanining va unga qo'shni bo'lgan dengizlarning sho'r suvlaridan tashkil topgan, suvning yuqori issiqlik quvvati tufayli kuchli suv quvvati akkumulyatori orqali yuzasiga chiqadigan quyosh nurlarining asosiy qismini o'z ichiga olgan asosiy suv ombori;
  

• 
  quruqlik - qit'alarning gidrologik tizimi (ichki suv omborlari, botqoq va daryolar) va tuproq (yer osti suvlari) bilan yuzasi;
  
• 
  kriyosfera - qit'a va dengiz muzlari, tog 'muzliklari, qor qoplami va permafrost (permafrost);
  
• 
  • biota - yer va okeandagi o'simliklarni, shuningdek, havo, dengiz va quruqlikdagi tirik organizmlarni, jumladan, odamlar.
  

Zamonaviy iqlim modellarini qurishga asoslangan bir qator tamoyillar mavjud. Klassik muvozanat termodinamiasiyasi tenglamalari mahalliy deb qabul qilinadi va suyultirilgan suyuqlik uchun Navier-Stokes tenglamalari atmosfera va okean dinamikasini tasvirlash uchun amal qiladi (Navier-Stokes tenglamalari yopishqoq Nyuton suyuqligining harakatini tasvirlaydigan qisman differensial tenglamalar tizimi). Navier-Stokes tenglamalari gidrodinamikada eng muhim hisoblanadi va ko'pgina tabiiy hodisalarning va texnik muammolarning matematik modellashuvida ishlatiladi. Britaniya matematikasi fransuz fizigi Henri Navieri Jorj Stokes. (Navier-Stokes tenglamalari yopishqoq Nyuton suyuqlikning harakatini tasvirlab beruvchi qisman differensial tenglamalar tizimi.
Navier-Stokes tenglamalari gidrodinamikada eng muhim omillardan biri bo'lib, ko'pgina tabiat hodisalari va texnik muammolarni matematik modellashtirishda ishlatiladi. Angliyalik matematik Jorj Stokesning frantsiyalik fizikchisi Henri Naviey ismiga nom berilgan.) Reynolds tenglamalari asosan hisoblash imkoniyatlaridan foydalangan holda zamonaviy modellarda qo'llanilganligi sababli, Navier-Stokes tengliklari bir necha mekansal va vaqtinchalik tarozilar bo'yicha o'rtacha deb hisoblansa, ularni yopishning asosiy imkoniyati mavjud.
Yakunlovchi protsedura subgrid tarozilarining (o'rtacha o'lchovdan kichikroq) jarayonlarining ta'siri katta miqyosdagi jarayonlarning xususiyatlari bilan ifodalanishi mumkinligini nazarda tutadi.
Bular quyidagilardan iborat:
radiatsiya o'tkazish (qisqa to'lqinli va uzoq to'lqinli radiatsiya); namlik va mahalliy sedimantatsiyali o'zgarishlar davri;
konveksiya; chegara qatlamlarida turbulentlik (bu qatlamlarning ayrim xususiyatlari aniq ko'rsatilgan);
kichik orografik bezovtaliklar;
to'lqinning qarshiligi (kichik gravitatsion to'lqinlarning asosiy oqim bilan o'zaro ta'siri);
kichik tarqalish va tarqalish;
to'lqinning qarshiligi (kichik gravitatsion to'lqinlarning asosiy oqim bilan o'zaro ta'siri);
kichik tarqalish;
Issiqlik, namlik, metan va boshqa gazlarni faol qatlamda, shu jumladan suv havzalari borligida o'tkazish.
Nihoyat, keng miqyosli atmosfera va okean harakatlarini tasvirlash uchun gidrostatik yaqinlikda amal qiladi: vertikal bosim gradyani gravitatsiya bilan muvozanatlanadi.
Bunday yondashuvni qo'llash uchun qo'shimcha energiya va tarqatish manbalari bo'lmagan holda energiya tejash qonuni tenglamalar tizimida bajarilishi uchun qo'shimcha soddalashtirishlar (Erning doimiy radiusi, Coriolis kuchlarining komponentlarini vertikal tezlik komponenti bilan beparvo qilish) talab etiladi.
Taxminan taqsimlashlar qurilishi kerak, shunda dissotsiatsiya va energiya manbalari yo'q bo'lganda, konventsiya qonuni amalga oshiriladi - dastlabki qonunga o'xshash. Ushbu qonun avtomatik ravishda qarama-qarshilik normasining o'ng tomon normasiga va dastlabki ma'lumotlarning nisbati bo'yicha uzluksizligiga bog'liq bo'lsa, farqning muammoni yechishning hisoblash barqarorligiga avtomatik ravishda olib keladi. Shu bilan birga, iqlim modellari uchun farq sxemalarini yaratish bo'yicha talab etarli emas.
Havoning prognozlash muammolaridan farqli o'laroq, yechimni oxirgi vaqt oralig'ida ko'paytirish zarur bo'lgan joylarda, iqlim modellari muammolari bilan dastlabki modeldagi o'ziga jalb etuvchi vositani va uning o'lchovi yoki statistik-statsionar yechimini yaqinlashtirish kerak. Oddiy o'lchamli iqlim modellarining global hal qiluvchi ekanligi va ular uchun global tortinuvchining mavjudligi isbotlanmaydi.
Muammoning o'ziga xos modelining o'ziga jalb etuvchisiga cheklov o'lchovli yaqinlashtiruvchilarning yaqinlashuvini tasdiqlashdan iborat, chunki taxminan parametrlar nolga yaqinlashadi. Bu yerda murakkablik, shuningdek, yaqinlashuvni o'rganadigan metrikani tanlashda ham mavjud. Yuqorida keltirilgan "foydali" (Hausdorff) metrikalaridagi konvergentsiya hisoblari bugungi kunda mavjud emas, bu hisoblash matematikasida muhim va qiziqarli masala.
Yaqinlashuv teoremasi yo'qligi sababli, iqlim tizimini modellashtirishda iqlimning shakllanishida ishtirok etadigan eng muhim jismoniy jarayonlarga yaqin bo'lgan yondashuv qo'llaniladi. Men ba'zi misollar bera olaman. Atmosfera va okean yarim o'lchovli (quasi-o'xshash) ekanligi sababli, bu muhitdagi spektrning energiya uzatilishi ikki o'lchamli suyuqlik qonunlari bilan belgilanadi. Ideal siqilmaydigan ikki o'lchovli suyuqlikda ikkita kvadratik invariants mavjudligi - energiya va enstrobi (kvadratik vortisity) ekanligi ma'lum.
Shu bilan birga, tarqalish va energiya ishlab chiqarish deyarli yo'qolgan inerial oralig'ida energiya taqsimoti va asosiy jarayon spektr bo'yicha energiyani uzatishdir, asosan, tebranishning yuqori to'lqin raqamlariga o'tkazilishi bilan aniqlanadi.
Ushbu shartni soni modelda bajarish uchun son o'lchamli analoglarni ikki o'lchamli asimptotiklarda Yer N2, O2, Ar, H2O, CO2, CH4, N2O, O2 va boshqalar
Kelgusi yillarda iqlimning matematik nazariyasini, shuningdek iqlim modellarini va uning o'zgarishini rivojlantirish mumkin bo'lgan asosiy yo'nalishlar quyidagicha ifodalanishi mumkin.