CC BY
16
ГЕОЭКОЛОГИЯ
УДК523.74:551.583 (620)
ВЛИЯНИЕ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ И ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА НА УРОВЕНЬ СРЕДИЗЕМНОГО МОРЯ В ГОРОДЕ АЛЕКСАНДРИЯ
© 2015 г. Ю. В. Ваньшин, М. Г. Xассан
Саратовский госуниверситет
Глобальное потепление может резко повлиять на уровень моря в разных регионах, таких как дельта Волги, Россия, и дельта Нила, Египет. Гидрологические, тектонические и геологические особенности в дельте Нила и дельте Волги имеют много общих черт. В статье исследовано глобальное потепление и его взаимосвязь с изменением уровня Средиземного моря в г. Александрия (дельта Нила, Египет), что дает возможность прогнозировать и изменение, и связанные с ним экологические проблемы.
В предлагаемой статье приведена корреляция между солнечной активностью и изменением уровня моря в Александрии, низкие значения оцениваются г = - 0,04, в то время как корреляция между концентрацией С02 в атмосфере и изменением уровня моря имеет высокие значения -г = +0,43. Кроме того, результаты показывают, что глобальное потепление, из-за увеличения атмосферного С02, в большей степени влияет на изменение уровня моря в г. Александрия, чем солнечная деятельность. Также выполнено моделирование эффекта увеличения атмосферного С02, изучена корреляция между числами Вольфа (количественная характеристика степени солнечной активности) и изменением
уровня Средиземного моря (северная часть дельты Нила), отношения между изменением содержания атмосферного СО2 и колебанием уровня Средиземного моря в Александрии. Исходя из полученных данных попытаемся прогнозировать динамику колебаний уровня.
Уровень Средиземного моря и его изменение
Средиземноморская береговая линия Египта включает пять больших озер, которые составляют ~ 25 % территорий болотистых районов данного региона. Выпадение осадков вдоль Средиземноморского побережья варьирует в пределах 130 и 170 мл/год, постепенно уменьшаясь на юг. Величина прилива составляет ~ 30-40 см [2].
Александрия является главным портом страны. Город, расположенный на западной стороне нильской дельты, частично лежит на низинных землях (рис. 1). Экономика Александрии составляет ~ 40 % производственной мощности страны, кроме того это известный летний курорт [2]. Из-за его большого значения изучение изменений уровня моря в Александрии весьма актуально.
Методология
Солнечной активностью (числа Вольфа) называют комплекс различных явлений,
■ oiepo Е231ЕМЛЯ под ли
щиын
П2Д VPDEHSM МйРЯ
пРИбЮНЫные
дюны .J
О Основные города
Денресгня Кап ара
Рис. 1. Топографическая карта северной части Египта [2]
происходящих в атмосфере Солнца, которые охватывают сравнительно большие области, поперечником нескольких тысяч километров, и отличаются весьма значительными изменениями физических характеристик соответствующих слоев солнечной атмосферы [1]. Ученые считают, что количество чисел Вольфа в циклах с течением времени достигает пика - так называемые солнечные максимумы - примерно каждые 11 лет. Некоторые исследования показывают, что солнечная активность в целом была увеличена в прошлом веке в два раза [3]. Многие климатологи согласны с тем фактом, что числа Вольфа и солнечный ветер могут играть определенную роль в изменениях климата и глобального уровня моря, но подавляющее большинство исследователей считают это воздействие минимальным,
а потепление на Земле в первую очередь связывают с выбросами промышленных отходов [3].
В статье приводятся ежегодные числа Вольфа, полученные из NOAA (Национальное управление океанических и атмосферных исследований, США). Сайт использован для изучения влияния солнечной активности на изменение уровня моря в Александрии [http://www. noaa. gov].
Кроме того, широко распространено мнение о существовании тесной связи между современным глобальным потеплением и увеличением концентрации парниковых газов (в частности CO2) в атмосфере [4], которые могут повлиять на колебание уровня моря во всем мире. Данное положение подтверждается результатами наблюдений, произведенных в различных точках Земли.
i
Л
§
Cû
4 и и
s у
и s к
И К и
5
m S
160
120 —
80 —
40 —
1920
1940
1960
1980
2000
2020
ГОДЫ
Рис. 2. Корреляция между изменением уровня моря (ст) в г. Александрия, числами Вольфа (И) и концентрацией CO2 в атмосфере (ppm)
Е
и
tel
Он
О
«
Я m
о £
о> Я Я и я
<D
S
го
я
Гавайская обсерватория Мауна-Лоа расположена на одноименном вулкане, крупнейшем на планете, на высоте около трех с половиной километров. Здесь с 1958 года ученые отслеживают содержание углекислоты в атмосфере. Благодаря удаленности от источников загрязнения воздуха данные лаборатории считаются одними из самых надежных в мире. Мы сравнили данные по С02, полученные в обсерватории на Мауна-Лоа, с изменением уровня моря в Александрии и попытались оценить зависимость между концентрацией С02 и колеба-
ниями уровня моря (рис. 2). Об изменениях уровня Средиземного моря судили на основании данных станции наблюдения ALEX в Александрии [2]. Кроме того, линейная модель регрессии была установлена между изменением уровня моря в Александрии, с одной стороны, и концентрацией CO2 -с другой. Чтобы прогнозировать изменение климата в будущем, использовалась модель под названием MAGICC [5]. Она применяется для изучения вероятных сценариев выбросов парниковых газов, в том числе CO2. Это достигается с помощью различ-
Таблица
Уровень Средиземного моря в Александрии, концентрация углекислого газа и чисел Вольфа с 1960 по 2001 гг.
Годы Уровень Средиземного моря (ст) Концентрация С02 (РРт) Числа Вольфа (№
1960 12 316,91 112,275
1961 13 317,64 53,8833
1962 12 318,45 37,6
1963 16 318,99 27,891
1964 8 319,62 10,2
1966 11,4 321,38 46,875
1967 10,8 322,16 93,66
1968 12 323,04 105,89
1969 12,2 324,62 105,55
1970 13 325,68 104,69
1971 10 326,32 66,65
1972 7 327,45 68,93
1973 8 329,68 38,15
1974 10 330,18 34,40
1975 8 331,08 15,45
1976 13 332,05 12,55
1977 13 333,78 27,48
1978 14 335,41 92,65
1979 15 336,78 155,27
1980 14 338,68 154,65
1981 13 340,1 140,45
1982 12 341,44 116,29
1983 14 343,03 66,64
1984 13,7 344,58 45,85
1985 14 346,04 17,94
1986 12 347,39 13,4
1987 24 349,16 29,22
1988 12 351,56 100
1989 12 353,07 157,79
1990 2 354,35 142,29
1992 25 356,38 94,48
1993 16 357,07 54,73
1994 11 358,82 29,86
1995 23 360,8 17,5
1996 17 362,59 8,625
1997 11 363,71 21,48
1998 14 366,65 64,20
1999 16,5 368,33 93,175
2000 16 369,52 119,53
2001 19 371,13 110,925
ных гипотез в соответствии с такими факторами, как деятельность человека, политика и технологические процессы [5]. Эти модели были разработаны при исследовании климата университетом Восточной Англии
(Великобритания). Модель используется для моделирования и прогнозирования будущих климатических сценариев для различных регионов [5]. Нами использовался сценарий А1СА1.
Результаты
На основании имеющихся данных с 1960 по 2001 гг. (табл.) вычислялся коэффициент корреляции между изменением уровня Средиземного моря в Александрии с концентрацией СО2 и числами Вольфа (рис. 2). Коэффициент корреляции был рассчитан с использованием формулы (1):
(1)
Из рисунка 2 видно, что существует общая тенденция увеличения уровня моря на 1,6 мм/год. Кроме того, отмечается существенное увеличение концентрации С02 за указанный период. В то же время процесс образования чисел Вольфа носит циклический характер с ярко выраженными максимумами и минимумами.
Расчеты дают очень низкую корреляцию между числами Вольфа и изменением уровня моря в Александрии г = -0,04. При этом корреляция между динамикой концентрации С02 в атмосфере и изменением уровня моря в Александрии равна г = 0,43. Из этого следует, что глобальные изменения климата и потепление в большей степени влияют на изменение уровня моря, чем процесс образования солнечных пятен.
На основе последних данных и прогнозируемой динамики концентрации С02, полученной из сценария А1СА1 [2], нами разработана модель изменения уровня Средиземного моря в г. Александрия.
(2)
У=а+ЬХ
а =
Ъ =
П (X X2) - (I х)3 п(£ху)-(£ х) (I у)
(3)
(4)
где Y - изменение уровня моря; X - концентрация С02; константы: а = -23,64; Ь = 0,108; п - объем выборки.
Согласно этому сценарию изменения концентрации С02 имеют прогрессивную тенденцию, и концентрация может достигнуть к 2100 году 720 ррт. Таким образом, уровень Средиземного моря к 2100 г. увеличится на 35,7 см. Это увеличение должно привести к значительному изменению береговой линии в Александрии, что может вызвать серьезные экономические и социальные последствия.
Заключение
Согласно линейной модели регрессии и сценарию А1СА1, увеличивающаяся концентрация С02 может вызвать повышение уровня Средиземного моря в городе Александрия до 36 см к 2100 г. Полученные результаты показывают, что изменение климата сущест-
венно повлияет на изменение береговой линии города, что, в свою очередь, вызовет необходимость строить огромные бетонные блоки для его защиты в самых опасных местах. Кроме того, предлагается начать
строительство канала между г. Александрия и депрессией Каттара (рис. 1) для использования вод Средиземного моря в созданном искусственном озере в депрессии Каттара, Египет.
Л и т е р а т у р а
1. Витинский Ю. И. Мое Пулково // Историко-астрономические исследования. - М.: Наука, 2006. - Вып. 31. - С. 138-180.
2. El Raey. M. Vulnerability assessment of the coastal zone of the Nile delta, Egypt, to the impacts of sea level rise // Ocean and Coastal Management. - 2009. - V.37. - N1. - Р.29-40.
3. IPCC. Special report on emissions scenarios: a special report of working group III of the intergovernmental panel on climate change. In: Nakicenovic, N., Swart, R. (Eds.), Contribution of Working Group III to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change // Cambridge University Press, Cambridge, UK. - 2001. - 570 p.
4. Greenhouse-gas emission targets for limiting global warming to 2 degree C / M. Meinshausen, N. Meinshausen, W. Hare [et.al] // Nature. - 2009. - V.458. - N.7242. - Р.1158-1162. doi: 10.1038 / nature08017.
5. Roshan G. R. Regional climate change scenarios and their impacts on water requirements for wheat production in Iran / G. R. Roshan, S.W. Grab // Int J Plant Production. - 2012. - V.6. - Р.239-266.
6. Vingarzan R. A review of surface ozone background levels and trends //AtmosEnviron. - 2004. -V.38.- Р.3431-3442. doi: 10.1016/j.
