28. Мировые климатические ресурсы
Климатическими ресурсами называют неисчерпаемые природные ресурсы, включающие в себя солнечную энергию, влагу и энергию ветра. Их не потребляют непосредственно в материальной и нематериальной деятельности люди, не уничтожают в процессе использования, но они могут ухудшаться (загрязняться) или улучшаться. Климатическими их называют потому, что они определяются прежде всего теми или иными особенностями климата.
Солнечная энергия – самый крупный энергетический источник на Земле. В научной литературе приводятся многочисленные, хотя и довольно сильно различающиеся, оценки мощности солнечной радиации, которые к тому же выражаются в разных единицах измерения. По одному из таких расчетов, годовая солнечная радиация составляет 1,5– 10 22 Дж, или 134-10 19 ккал, или 178,6-10 12 кВт, или 1,56 10 18 кВт ч. Это количество в 20 тыс. раз превышает современное мировое потребление энергии.
Однако значительная часть солнечной энергии не доходит до земной поверхности, а отражается атмосферой. В результате поверхности суши и Мирового океана достигает радиация, измеряемая в 10 14 кВт, или 10 5 млрд кВт-ч (0,16 кВт на 1 км 2 поверхности суши и Мирового океана). Но, конечно, только очень небольшая ее часть может быть практически использована. Академик М. А. Стырикович оценивал технический потенциал солнечной энергии «всего» в 5 млрд тут в год, а практически возможный для реализации – в 0, млрд тут. Едва ли не главная причина подобной ситуации – слабая плотность солнечной энергии.
Однако выше говорилось о средних величинах. Доказано, что в высоких широтах Земли плотность солнечной энергии составляет 80– 130 Вт/м 2 , в умеренном поясе – 130–210, а в пустынях тропического пояса – 210–250 Вт/м 2 . Это означает, что наиболее благоприятные условия для использования солнечной энергии существуют в развивающихся странах, расположенных в аридном поясе, в Японии, Израиле, Австралии, в отдельных районах США (Флорида, Калифорния). В СНГ в районах, благоприятных для этого, живет примерно 130 млн человек, в том числе 60 млн в сельской местности.
Ветровую энергию Земли также оценивают по-разному. На 14-й сессии МИРЭК в 1989 г. она была оценена в 300 млрд кВт-ч в год. Но для технического освоения из этого количества пригодно только 1,5 %. Главное препятствие для него – рассеянность и непостоянство ветровой энергии. Однако на Земле есть и такие районы, где ветры дуют с достаточными постоянством и силой. Примерами подобных районов могут служить побережья Северного, Балтийского, арктических морей.
Одной из разновидностей климатических ресурсов можно считать агроклиматические ресурсы, т. е. ресурсы климата, оцениваемые с позиций жизнедеятельности сельскохозяйственных культур. К числу факторов – сизни этих культур обычно относят воздух, свет, тепло, влагу и питательные вещества.
Воздух – это естественная смесь газов, составляющих атмосферу Земли. У земной поверхности сухой воздух состоит главным образом из азота (78 % общего объема), кислорода (21 %), а также (в небольших количествах) аргона, углекислого и некоторых других газов. Из них для жизнедеятельности живых организмов наибольшее значение имеют кислород, азот и углекислый газ. Понятно, что воздух относится к категории неисчерпаемых ресурсов. Однако с ним тоже связаны проблемы, широко обсуждаемые в географической литературе.
Прежде всего это проблема – как это ни парадоксально звучит – «исчерпания» содержащегося в воздухе и необходимого всему живому кислорода. Считается, что до середины XIX в. содержание кислорода в атмосфере было относительно стабильным, а поглощение его при окислительных процессах компенсировалось фотосинтезом. Но затем началась постепенная его убыль – прежде всего в результате сжигания органического топлива и распространения некоторых технологических процессов. В наши дни только сжигание топлива приводит к расходованию 10 млрд т свободного кислорода в год. Легковой автомобиль на каждые 100 км пробега расходует годовой кислородный «паек» одного человека, а все автомобили забирают столько кислорода, сколько его хватило бы для 5 млрд человек в течение года. Лишь за один трансатлантический рейс реактивный лайнер сжигает 35 т кислорода. Эксперты ООН подсчитали, что в наши дни на планете ежегодно потребляют такое количество кислорода, которого хватило бы для дыхания 40–50 млрд человек. Только за последние 50 лет было израсходовано более 250 млрд т кислорода. Это уже привело к уменьшению его концентрации в атмосфере на 0,02 %.
Конечно, такое уменьшение пока практически неощутимо, поскольку человеческий организм чувствителен к снижению концентрации кислорода более, чем на 1 %. Однако, по расчетам известного ученого-климатолога Ф. Ф. Давитая, при ежегодном увеличении безвозвратно расходуемого кислорода на 1 %, 2/3 его общего запаса в атмосфере могут быть исчерпаны за 700 лет, а при ежегодном росте на 5 % – за 180 лет. Впрочем, некоторые другие исследователи приходят к выводу о том, что уменьшение запаса свободного кислорода не представляет и не будет представлять собой серьезной опасности для человечества.
Свет (солнечная радиация) служит главным источником энергии для всех физико-географических процессов, протекающих на Земле. Обычно световая энергия выражается в тепловых единицах – калориях из расчета на единицу площади за определенное время. Однако при этом важно учитывать соотношение видимого света и невидимого излучения Солнца, прямой и рассеянной, отраженной и поглощенной солнечной радиации, ее интенсивность.
С агроклиматической точки зрения особенно важна та часть солнечного спектра, которая непосредственно участвует в фотосинтезе, ее называют фотосинтетически активной радиацией. Важно также учитывать длину светового дня, с которой связано подразделение сельскохозяйственных культур на три категории: растений короткого дня (например, хлопчатник, кукуруза, просо), растений длинного дня (например, пшеница, рожь, ячмень, овес) и растений, которые сравнительно мало зависят от этого показателя (например, подсолнечник).
Тепло – еще один важнейший фактор, определяющий рост и развитие сельскохозяйственных культур. Обычно запасы тепла исчисляют в виде суммы температур, получаемых растениями за период их вегетации. Этот показатель, называемый суммой активных температур, был предложен известным русским агроклиматологом Г. Т. Селяниновым еще в 30-х гг. XX в. и с тех пор широко вошел в научный оборот. Он представляет собой арифметическую сумму всех средних суточных температур за период вегетации растений. Для большинства зерновых культур умеренного пояса, относительно холодностойких, сумму активных температур обычно подсчитывают для периода, когда средние температуры превышают +5 °C. Для некоторых более теплолюбивых культур – таких, например, как кукуруза, подсолнечник, сахарная свекла, плодовые – отсчет этих температур ведут начиная с показателя +10 °C, для субтропических и тропических – +15 °C.
Влага также представляет собой необходимое условие жизни всех живых организмов и сельскохозяйственных культур. Это объясняется ее участием в фотосинтезе, большой ролью в процессах терморегуляции и переноса питательных веществ. При этом обычно для образования единиц сухого вещества растение должно впитать в себя в сотни раз большее количество влаги.
Для определения размеров потребления влаги растениями и необходимого уровня увлажнения сельскохозяйственных угодий применяют различные показатели. Один из наиболее употребительных показателей – гидротермический коэффициент – также был предложен Г. Т. Селяниновым.
Он представляет собой соотношение осадков и суммы активных температур. Этот показатель используют и для определения влагообеспеченности территории с подразделением ее на очень сухую (гидротермический коэффициент меньше 0,3), сухую (0,4–0,5), засушливую (0,5–0,7), испытывающую недостаток влаги (0,8–1,0), отличающуюся равенством ее прихода и расхода (1,0), обладающую достаточным количеством влаги (1,0–1,5) и ее избытком (более 1,5).
С позиций географического изучения агроклиматических ресурсов большой интерес представляет также агроклиматическое районирование мира. В отечественных источниках за его основу обычно берут схему такого районирования, которая была разработана для Агроклиматического атласа мира, вышедшего в 1972 г. Она составлена с использованием двух главных уровней.
На первом уровне районирование проводилось по степени теплообеспеченности с выделением следующих тепловых поясов и подпоясов:
– холодного пояса с коротким периодом вегетации, где сумма активных температур не превышает 1000 °C, а земледелие в открытом грунте практически невозможно;
– прохладного пояса, где теплообеспеченность возрастает от 1000 °C на севере до 2000 °C на юге, что позволяет выращивать некоторые нетребовательные к теплу культуры, да и то при очаговом земледелии;
– умеренного пояса, где теплообеспеченность изменяется в пределах от 2000 до 4000 °C, а продолжительность вегетационного периода колеблется от 60 до 200 дней, что создает возможности для массового земледелия с широким набором культур (этот пояс подразделяется на два подпояса – типично умеренный и теплоумеренный);
– теплого (субтропического) пояса с суммой активных температур от 4000 до 8000 °C, что позволяет расширить ассортимент сельскохозяйственных культур, введя в него теплолюбивые субтропические виды (в нем также выделяют два подпояса – умеренно теплый и типично теплый);
– жаркого пояса, где сумма активных температур повсеместно превышает 8000 °C, а иногда и 10 000 °C, что позволяет выращивать характерные для тропических и экваториальных зон культуры в течение всего года.
На втором уровне агроклиматического районирования термические пояса и подпояса подразделяются еще на 16 областей, выделяемых в зависимости от режима увлажнения (избыточного, достаточного, недостаточного – в течение как всего года, так и отдельных его сезонов).
Эту же классификацию, но обычно ограниченную первым уровнем и несколько упрощенную, применяют и в учебных атласах, в том числе в школьных. По соответствующим картам нетрудно ознакомиться и с ареалами распространения отдельных термических поясов. Можно определить также, что территория России находится в пределах трех поясов – холодного, прохладного и умеренного. Вот почему основную ее часть занимают земли с низкой и пониженной биологической продуктивностью и сравнительно небольшую – со средней продуктивностью. Ареалы с высокой и очень высокой продуктивностью в ее пределах фактически отсутствуют.
Рельеф
На Кольском полуострове Балтийский щит сложен в основном древнейшими метаморфизованными и изверженными породами. Многочисленные разломы, образовавшиеся в кристаллическом щите, и вертикальные движения по ним участков земной коры определили основные особенности рельефа области. Сложному рельефу добавили своеобразия ледники четвертичного времени. Отсюда они двигались на Русскую платформу и здесь, отступая, дольше всего задерживались. Всюду на плато видны ледниковые шрамы, оглаженные скальные
купола - «бараньи лбы», их скопления - «курчавые скалы», в котловинах и трещинах - желоба выпахивания, а в горах - ледниковые цирки, троговые долины, каменные россыпи. Четвертичные отложения здесь маломощны и не имеют сплошного распространения (Г.Д. Рихтер, 1946).
Между границей с Финляндией и Ловозером расположен центральный горный район. Долины рек и озера расчленяют этот хребет на отдельные массивы – тундры. Своей высотой здесь выделяются Рослим, Туадаш, Сальные, Чуна, Монче, Волчьи, Хибинские и Ловозерские тундры. В формах рельефа кристаллических щитов обычно отсутствует выраженность отдельных пластов, или свит, складчатые структуры геосинклинального пояса древнего основания не отражены в рельефе. Лишь иногда избирательная денудация создает значительный морфологический эффект – останцовые возвышенности, приуроченные к площадям развития стойких пород, например, кварцитов и некоторых интрузивных тел.
Хибинские тундры (Хибины) расположены в центральной части полуострова. Их высота около 1200 м. В них расположена высшая точка Кольского полуострова – гора Часночорр (1191 м.). Восточнее Хибин находится Ловозерский массив, а далее гряда Кейвы. На материковой части и на западе Кольского полуострова преобладает среднегорный и низкогорный рельеф. Горные массивы разделены низменностями. Восточная часть полуострова представляет собой сравнительно ровное, наклоненное к югу плато. Горы Кольского полуострова имеют столообразную форму – высокие плоские плато круто обрушиваются к окружающим их низинам. Плато рассечены глубокими долинами и ущельями. Поверхность плато покрыта голыми каменными россыпями и обломками скал. Ледник, некогда покрывавший полуостров, сгладил горы и оставил валуны и морены, перегораживающие некоторые долины. Многие долины кончаются большими цирками и карами с отвесными стенами в несколько сот метров. На формирование рельефа большое влияние оказывает и размывающая деятельность воды: реки сносят много обломочного материала и образуют мощные дельты в устьях. Еще одной характерной особенностью рельефа гор являются многочисленные ущелья, рассекающие горные массивы и прибрежные плато по геологическим разломам.
Многообразие форм рельефа Кольского полуострова позволяет проследить историю развития этого края. Помимо этого рельеф полуострова красив и сам по себе. Эрратические валуны, которыми усеяна земля, «курчавые скалы», троги, цирки, перевальные ущелья, солифлюкционные терраски на склонах, морены, которые перегораживают долины рек – это природные достопримечательности Кольского края. Посмотреть на них, изучить их приезжают люди со всех концов нашей страны.
Климат Кольского полуострова имеет ряд особенностей, определяемых комплексом физико-географических факторов. К их числу относятся:
Расположение области за Полярным кругом;
Влияние теплого Мурманского течения;
Взаимодействие двух разнородных типов воздушных масс (холодных и сухих из Арктики и влажных из Атлантики);
Значительная пространственная протяженность области в сочетании с неоднородностью рельефа.
В связи с тем, что полуостров почти целиком расположен за Полярным кругом, на его территории наблюдаются полярный день и полярная ночь. На широте Мурманска полярный день длится в среднем 59 суток (с 24 мая по 21 июля), а полярная ночь - 42 суток (со 2 декабря по 12 января). Большая протяженность полярного дня по сравнению с полярной ночью связана с влиянием рефракции (искривления пути светового луча в атмосфере из-за ее оптической неоднородности).
Расположение области в высоких широтах (66-70 с.ш.) обуславливает также низкую полуденную высоту солнца над горизонтом. Еще одним следствием высокоширотного положения является несовпадение времен года с календарными сезонами других широт. Если летний сезон (июнь - август) здесь совпадает с общепринятым, то весна и осень на месяц короче обычных. Зима продолжается 5 месяцев- с ноября по март (ред. И.Н. Похницкий, 1966).
Положение Кольского полуострова в высоких широтах между большим морским бассейном на севере и континентом на юге определяет исключительно высокую интенсивность атмосферной циркуляции. Через Кольский полуостров проходят траектории большой массы циклонов и антициклонов из северных районов Гренландского моря и Северного Ледовитого океана. Циклоны преобладают в холодный период года (октябрь - апрель), антициклоны - в теплый (май – сентябрь). В целом распределение давления носит муссонный характер: зимой более высокие значения наблюдаются на юге полуострова, летом – на севере, что определяет соответствующий характер ветрового режима. Наиболее отчетливо муссонный режим выражен на Мурманском побережье и в Кольском заливе, где в зимние месяцы преобладают южные и юго-западные ветры, а в летние - северные и северо-восточные. В центральных частях полуострова муссонный режим выражен слабее. Здесь большую роль играют особенности рельефа. В горных районах возникают местные ветры, дующие вдоль долин и ущелий. Максимальные скорости ветра на Мурманском берегу и в Кольском заливе могут превышать 40 м/сек, а в остальных районах (кроме горных) достигают 25- 30 м/сек. В Хибинах зимой скорость ветра в долинах бывает до 48 м/сек., а на вершинах - свыше 60 м/сек.
Среднегодовая температура для всей области близка к 0 градусов. Продолжительность вегетационного периода 80-90 дней. Годовая испаряемость составляет 250-400 мм., поэтому вся территория избыточно увлажнена, богата реками, озерами и болотами. Как в горах, так и на низменностях могут быть сильные ветра. Особенно это чувствуется в горах, где ветры почти постоянно дуют вниз с перевалов. Из-за того, что сезоны года на Кольском полуострове сдвинуты, то очень большой популярностью пользуется этот район во время весенних школьных каникул. Тогда же можно застать в Заполярье и полярные сияния.
Снег ложится уже в конце сентября - начале октября, в ноябре глубина его в отдельных долинах более 0,5 м. На гребнях отрогов снег сдувает ветром. В направлении запад-восток количество снега больше. В некоторые годы образуется очень плотный наст. Лежащие у подножия гор озера в ноябре еще только начинают замерзать, хотя горные озера уже скованы толстым льдом. Средняя мощность снежного покрова составляет 50-80 см.
КЛИМАТИЧЕСКИЕ И КОСМИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ - РЕСУРСЫ БУДУЩЕГО
Солнце - гигантский термоядерный реактор, первоисточник не только всей жизни на Земле, но практически и всех ее энергоресурсов. Годовой поток солнечной энергии, достигающий нижних слоев атмосферы и земной поверхности, измеряется такой огромной величиной (10 14 кВт), которая в десятки раз превосходит всю энергию, содержащуюся в разведанных запасах минерального топлива, и в тысячи раз - современный уровень мирового энергопотребления. Естественно, что наилучшие условия для использования солнечной энергии существуют в аридном поясе Земли, где продолжительность солнечного сияния наибольшая.
Таблица 17. Климатические и космические ресурсы.
| Источник энергии | Районы использования |
| Энергия солнца | Аридный пояс: США (Флорида, Калифорния); Япония, Израиль, Кипр, Австралия, Украина (Крым), Кавказ, Казахстан, Ср. Азия. |
| Ветровая энергия | Побережье Северного и Балтийского морей, арктических морей; Ср. Сибирь, Дальний Восток, юг европейской части России, Украина. |
| Геотермальные | Низкотемпературные (обогрев): Исландия, Италия, Франция, Венгрия, Япония, США, страны Центральной Америки, Ню Зеландия, Камчатка С.Кавказ;высокотемпературные (сухой пар для сооружения ГеоТЭС): Италия, США (Калифорния), Мексика, Н.Зеландия, Япония, Россия (Камчатка). |
| Приливная энергия | Бретань (Франция) - побережье Ла-Манша, Белое море, юг Китая, залив Фанди (побережье США и Канады) и т.д. Продолжаются работы в США, Канаде, Великобритании, Франции, России, Китае, Респ. Корее, Индии, Аргентине, Австралии. |
| Энергия течений (ОТЭС) | Гавайи (США), Науру (Япония), Таити (Франция), Бали (Нидерланды). |
| Энергия волн | Япония, Норвегия |
Ветровая энергия, которую человек также издавна использовал с помощью ветряных мельниц и парусных судов, как и солнечная, обладает практически неисчерпаемым потенциалом, относительно дешева и не загрязняет окружающую среду. Но она очень непостоянна во времени и в пространстве и ее очень трудно "приручить". В отличие от солнечной, ее ресурсы сосредоточены главным образом в умеренном поясе.
Особый вид климатических ресурсов образуют агроклиматические ресурсы - тепло, влага и свет. Географическое распределение этих ресурсов находит отражение на агроклиматической карте.
Задачи и тесты по теме "Климатические и космические ресурсы - ресурсы будущего"
- Природные ресурсы
- Климатические пояса Земли - Общая характеристика природы Земли 7 класс
Уроков: 5 Заданий: 9 Тестов: 1
- Латинская Америка - Южная Америка 7 класс
Уроков: 3 Заданий: 9 Тестов: 1
- США - Северная Америка 7 класс
Уроков: 6 Заданий: 9 Тестов: 1
- Астероиды. Кометы. Метеоры. Метеориты - Земля во Вселенной 5 класс
Уроков: 4 Заданий: 8 Тестов: 1
Ведущие идеи: географическая среда - необходимое условие жизни общества, развития и размещения населения и хозяйства, при этом в последнее время снижается влияние ресурсного фактора на уровень экономического развития страны, но возрастает значение рационального использования природных ресурсов и экологического фактора.
Основные понятия: географическая (окружающая) среда, рудные и нерудные полезные ископаемые, рудные пояса, бассейны полезных ископаемых; структура мирового земельного фонда, южный и северный лесные пояса, лесистость; гидроэнергетический потенциал; шельф, альтернативные источники энергии; ресурсообеспеченность, природно-ресурсный потенциал (ПРП), территориальное сочетание природных ресурсов (ТПСР), районы нового освоения, вторичные ресурсы; загрязнение окружающей среды, экологическая политика.
Навыки и умения: уметь давать характеристику природных ресурсов страны (региона) по плану; использовать различные методы экономической оценки природных ресурсов; давать характеристику природных предпосылок для развития промышленности, сельского хозяйства страны (региона) по плану; давать краткую характеристику размещения основных видов природных ресурсов, выделять страны "лидеры" и "аутсайдеры" по обеспеченности тем или иным видом природных ресурсов; приводить примеры стран, не обладающих богатыми природными ресурсами, но достигших высокого уровня экономического развития и наоборот; приводить примеры рационального и нерационального использования ресурсов.
Энергетический потенциал в мировом масштабе позволяет обеспечивать жизнедеятельность миллионов людей, а также работу инфраструктурного и промышленного комплекса. Несмотря на разделение источников, используемых для работы тепловых, атомных и других видов станций, все они базируются на ресурсах и явлениях природного происхождения. Другое дело, что далеко не все источники полностью освоены на сегодняшний день. По этому признаку можно различить климатические и которые имеют схожие перспективы для будущего использования, но предполагают разные подходы к средствам извлечения энергии. Непосредственное использование природных запасов в производственно-хозяйственной деятельности не проходит бесследно. Данный аспект заставляет специалистов обращаться к принципиально новым технологиям выработки энергии.
Что такое климатические и космические ресурсы?
Практически все современные разработки, направленные на аккумуляцию базируются на климатических ресурсах. Как правило, выделяют четыре группы таких источников: солнечный свет, ветер, влагу и тепло. Это основной набор, формирующий агроклиматическую базу для работы сельскохозяйственных предприятий. Важно понимать, что далеко не все климатические используются в полном объеме. Так, при всей ценности солнечного света, пока еще нет явных подтверждений, что аккумулирующие средства такого типа могут заменить традиционные виды переработки энергии. Тем не менее неисчерпаемость данного ресурса является серьезной мотивацией для работы в этой области.
Что касается ресурсов космического происхождения, то они в некоторых областях перекликаются с климатическими. Например, в данной отрасли также предполагается использование солнечной энергии. В целом же космические ресурсы - это принципиально новый вид энергетики, особенностью которого является задействование внеатмосферных спутников и станций.
Применение климатических ресурсов
Главным потребителем таких ресурсов является агротехническое хозяйство. По сравнению с традиционными станциями по переработке природной энергии свет, влага и тепло формируют в некотором роде пассивное воздействие, способствующее развитию сельскохозяйственных культур. Следовательно, человек может использовать климатические ресурсы только в первоначальном виде естественного снабжения.
Но это вовсе не значит, что он не может контролировать их взаимодействие с получателями энергии. Устройство теплиц, защита от солнца и установка ветровых барьеров - все это можно отнести к мерам регуляции влияния природных явлений на агротехническую деятельность. С другой стороны, ветровая и солнечная энергии вполне могут использоваться как ресурсы для выработки электричества. Для этих целей разрабатываются фотопанели, станции с аккумуляцией воздушных потоков и т. д.
Климатические ресурсы России
Территория страны охватывает несколько зон, которые отличаются разными климатическими характеристиками. Данный аспект обуславливает и разнообразие способов применения получаемой энергии. Среди важнейших характеристик воздействия ресурсов данного типа можно выделить оптимальный коэффициент увлажнения, среднюю продолжительность и мощность снежного покрова, а также благоприятный температурный режим (значение в среднесуточном измерении составляет 10 °С).
Неравномерность, с которой распределены климатические ресурсы России по разным регионам, налагает и ограничения на развитие сельского хозяйства. Например, северные регионы отличаются избыточным увлажнением и недостатком тепла, что позволяет заниматься только очаговым земледелием и В южной части, напротив, условия благоприятствуют выращиванию множества сельхозкультур, среди которых пшеница, рожь, овес и т. д. Достаточные показатели тепла и света также способствуют развитию животноводства в этом регионе
Применение космических ресурсов
Космоса как средство практического применения на Земле рассматривались еще в 1970-х годах. С того времени начинается разработка технологической основы, которая бы сделала реальным альтернативное обеспечение электроэнергией. В качестве основных источников в этом случае рассматриваются Солнце и Луна. Но, независимо от характера применения, и климатические, и космические ресурсы требуют создания соответствующей инфраструктуры для передачи и аккумуляции энергии.
Наиболее перспективными направлениями реализации данной идеи является создание лунной энергетической станции. Также ведутся разработки новых излучающих антенн и солнечных батарей, управление которыми должно осуществляться земными пунктами обслуживания.
Технологии преобразования космической энергии
Даже при условии успешной трансляции солнечной энергии потребуются средства ее преобразования. Самым эффективным на данный момент инструментом для выполнения этой задачи является фотоэлемент. Это устройство, которое осуществляет преобразование энергетического потенциала фотонов в привычное электричество.
Надо отметить, что климатические и космические ресурсы в некоторых сферах объединяются как раз применением такого оборудования. Фотопанели используют в сельском хозяйстве, хотя принцип конечного потребления несколько иной. Так, если в классической формуле использования предполагается естественное их потребление объектами хозяйственной деятельности, то солнечные аккумуляторы сначала вырабатывают электричество, которое в дальнейшем может применяться для самых разных нужд сельского хозяйства.
Значение климатических и космических ресурсов
На современном этапе технологического прогресса человек активно занимается альтернативными источниками энергии. Несмотря на это, основу энергетического сырья все же составляют климат и климатические ресурсы, которые могут быть представлены в разных формах. Наряду с гидроресурсами, агрокомплекс выступает платформой, которая имеет важнейшее значение для жизнедеятельности людей.
Пока менее очевидна польза от космической энергетики, но в перспективе не исключено, что эта отрасль станет доминирующей. Хотя сложно представить, что альтернативные источники в таких масштабах смогут когда-нибудь превзойти по важности земной энергетический потенциал. Так или иначе, климатические ресурсы могут предоставить огромные возможности в плане обеспечения нужд промышленности и бытовой сферы в электроэнергии.
Проблемы освоения ресурсов
Если пока еще находится на этапе теоретической разработки, то с агроклиматической базой все более определенно. Прямое пользование данными ресурсами в том же сельском хозяйстве успешно организуется на разных уровнях, и от человека требуется только регулировать эксплуатацию с точки зрения рационального пользования. Но в качестве источников для переработки энергии климат и климатические ресурсы пока еще недостаточно освоены. Хотя подобные проекты технически давно реализуются в разных видах, их практическая ценность вызывает сомнения из-за финансовой нецелесообразности применения.
Заключение
Подходы к выработке и распределению энергии все же зависят от потребностей конечного пользователя. На параметрах требуемого снабжения и основывается выбор источников, которые позволяют обеспечивать жизнедеятельность в разных сферах. За комплексное обеспечение отвечают многие источники, среди которых и климатические. Космические ресурсы в этом процессе практически не участвуют. Возможно, в ближайшие годы на фоне развития технологий специалисты смогут получать такого рода энергию в массовом порядке, но пока об этом говорить рано. Отчасти успешной аккумуляции космических ресурсов препятствует недостаточный уровень технологического обеспечения, но нет однозначного мнения и о финансовой выгоде от подобных проектов.
Климатическими ресурсами называют неисчерпаемые природные ресурсы, включающие в себя солнечную энергию, влагу и энергию ветра. Их не потребляют непосредственно в материальной и нематериальной деятельности люди, не уничтожают в процессе использования, но они могут ухудшаться (загрязняться) или улучшаться. Климатическими их называют потому, что они определяются прежде всего теми или иными особенностями климата.
Солнечная энергия – самый крупный энергетический источник на Земле. В научной литературе приводятся многочисленные, хотя и довольно сильно различающиеся, оценки мощности солнечной радиации, которые к тому же выражаются в разных единицах измерения. По одному из таких расчетов, годовая солнечная радиация составляет 1,5– 10 22 Дж, или 134-10 19 ккал, или 178,6-10 12 кВт, или 1,56 10 18 кВт ч. Это количество в 20 тыс. раз превышает современное мировое потребление энергии.
Однако значительная часть солнечной энергии не доходит до земной поверхности, а отражается атмосферой. В результате поверхности суши и Мирового океана достигает радиация, измеряемая в 10 14 кВт, или 10 5 млрд кВт-ч (0,16 кВт на 1 км 2 поверхности суши и Мирового океана). Но, конечно, только очень небольшая ее часть может быть практически использована. Академик М. А. Стырикович оценивал технический потенциал солнечной энергии «всего» в 5 млрд тут в год, а практически возможный для реализации – в 0, млрд тут. Едва ли не главная причина подобной ситуации – слабая плотность солнечной энергии.
Однако выше говорилось о средних величинах. Доказано, что в высоких широтах Земли плотность солнечной энергии составляет 80– 130 Вт/м 2 , в умеренном поясе – 130–210, а в пустынях тропического пояса – 210–250 Вт/м 2 . Это означает, что наиболее благоприятные условия для использования солнечной энергии существуют в развивающихся странах, расположенных в аридном поясе, в Японии, Израиле, Австралии, в отдельных районах США (Флорида, Калифорния). В СНГ в районах, благоприятных для этого, живет примерно 130 млн человек, в том числе 60 млн в сельской местности.
Ветровую энергию Земли также оценивают по-разному. На 14-й сессии МИРЭК в 1989 г. она была оценена в 300 млрд кВт-ч в год. Но для технического освоения из этого количества пригодно только 1,5 %. Главное препятствие для него – рассеянность и непостоянство ветровой энергии. Однако на Земле есть и такие районы, где ветры дуют с достаточными постоянством и силой. Примерами подобных районов могут служить побережья Северного, Балтийского, арктических морей.
Одной из разновидностей климатических ресурсов можно считать агроклиматические ресурсы, т. е. ресурсы климата, оцениваемые с позиций жизнедеятельности сельскохозяйственных культур. К числу факторов – сизни этих культур обычно относят воздух, свет, тепло, влагу и питательные вещества.
Воздух – это естественная смесь газов, составляющих атмосферу Земли. У земной поверхности сухой воздух состоит главным образом из азота (78 % общего объема), кислорода (21 %), а также (в небольших количествах) аргона, углекислого и некоторых других газов. Из них для жизнедеятельности живых организмов наибольшее значение имеют кислород, азот и углекислый газ. Понятно, что воздух относится к категории неисчерпаемых ресурсов. Однако с ним тоже связаны проблемы, широко обсуждаемые в географической литературе.
Прежде всего это проблема – как это ни парадоксально звучит – «исчерпания» содержащегося в воздухе и необходимого всему живому кислорода. Считается, что до середины XIX в. содержание кислорода в атмосфере было относительно стабильным, а поглощение его при окислительных процессах компенсировалось фотосинтезом. Но затем началась постепенная его убыль – прежде всего в результате сжигания органического топлива и распространения некоторых технологических процессов. В наши дни только сжигание топлива приводит к расходованию 10 млрд т свободного кислорода в год. Легковой автомобиль на каждые 100 км пробега расходует годовой кислородный «паек» одного человека, а все автомобили забирают столько кислорода, сколько его хватило бы для 5 млрд человек в течение года. Лишь за один трансатлантический рейс реактивный лайнер сжигает 35 т кислорода. Эксперты ООН подсчитали, что в наши дни на планете ежегодно потребляют такое количество кислорода, которого хватило бы для дыхания 40–50 млрд человек. Только за последние 50 лет было израсходовано более 250 млрд т кислорода. Это уже привело к уменьшению его концентрации в атмосфере на 0,02 %.
Конечно, такое уменьшение пока практически неощутимо, поскольку человеческий организм чувствителен к снижению концентрации кислорода более, чем на 1 %. Однако, по расчетам известного ученого-климатолога Ф. Ф. Давитая, при ежегодном увеличении безвозвратно расходуемого кислорода на 1 %, 2/3 его общего запаса в атмосфере могут быть исчерпаны за 700 лет, а при ежегодном росте на 5 % – за 180 лет. Впрочем, некоторые другие исследователи приходят к выводу о том, что уменьшение запаса свободного кислорода не представляет и не будет представлять собой серьезной опасности для человечества.
Свет (солнечная радиация) служит главным источником энергии для всех физико-географических процессов, протекающих на Земле. Обычно световая энергия выражается в тепловых единицах – калориях из расчета на единицу площади за определенное время. Однако при этом важно учитывать соотношение видимого света и невидимого излучения Солнца, прямой и рассеянной, отраженной и поглощенной солнечной радиации, ее интенсивность.
С агроклиматической точки зрения особенно важна та часть солнечного спектра, которая непосредственно участвует в фотосинтезе, ее называютфотосинтетически активной радиацией. Важно также учитывать длину светового дня, с которой связано подразделение сельскохозяйственных культур на три категории: растений короткого дня (например, хлопчатник, кукуруза, просо), растений длинного дня (например, пшеница, рожь, ячмень, овес) и растений, которые сравнительно мало зависят от этого показателя (например, подсолнечник).
Тепло – еще один важнейший фактор, определяющий рост и развитие сельскохозяйственных культур. Обычно запасы тепла исчисляют в виде суммы температур, получаемых растениями за период их вегетации. Этот показатель, называемый суммой активных температур, был предложен известным русским агроклиматологом Г. Т. Селяниновым еще в 30-х гг. XX в. и с тех пор широко вошел в научный оборот. Он представляет собой арифметическую сумму всех средних суточных температур за период вегетации растений. Для большинства зерновых культур умеренного пояса, относительно холодностойких, сумму активных температур обычно подсчитывают для периода, когда средние температуры превышают +5 °C. Для некоторых более теплолюбивых культур – таких, например, как кукуруза, подсолнечник, сахарная свекла, плодовые – отсчет этих температур ведут начиная с показателя +10 °C, для субтропических и тропических – +15 °C.
Влага также представляет собой необходимое условие жизни всех живых организмов и сельскохозяйственных культур. Это объясняется ее участием в фотосинтезе, большой ролью в процессах терморегуляции и переноса питательных веществ. При этом обычно для образования единиц сухого вещества растение должно впитать в себя в сотни раз большее количество влаги.
Для определения размеров потребления влаги растениями и необходимого уровня увлажнения сельскохозяйственных угодий применяют различные показатели. Один из наиболее употребительных показателей – гидротермический коэффициент – также был предложен Г. Т. Селяниновым.
Он представляет собой соотношение осадков и суммы активных температур. Этот показатель используют и для определения влагообеспеченности территории с подразделением ее на очень сухую (гидротермический коэффициент меньше 0,3), сухую (0,4–0,5), засушливую (0,5–0,7), испытывающую недостаток влаги (0,8–1,0), отличающуюся равенством ее прихода и расхода (1,0), обладающую достаточным количеством влаги (1,0–1,5) и ее избытком (более 1,5).
С позиций географического изучения агроклиматических ресурсов большой интерес представляет также агроклиматическое районирование мира. В отечественных источниках за его основу обычно берут схему такого районирования, которая была разработана для Агроклиматического атласа мира, вышедшего в 1972 г. Она составлена с использованием двух главных уровней.
На первом уровне районирование проводилось по степени теплообеспеченности с выделением следующих тепловых поясов и подпоясов:
– холодного пояса с коротким периодом вегетации, где сумма активных температур не превышает 1000 °C, а земледелие в открытом грунте практически невозможно;
– прохладного пояса, где теплообеспеченность возрастает от 1000 °C на севере до 2000 °C на юге, что позволяет выращивать некоторые нетребовательные к теплу культуры, да и то при очаговом земледелии;
– умеренного пояса, где теплообеспеченность изменяется в пределах от 2000 до 4000 °C, а продолжительность вегетационного периода колеблется от 60 до 200 дней, что создает возможности для массового земледелия с широким набором культур (этот пояс подразделяется на два подпояса – типично умеренный и теплоумеренный);
– теплого (субтропического) пояса с суммой активных температур от 4000 до 8000 °C, что позволяет расширить ассортимент сельскохозяйственных культур, введя в него теплолюбивые субтропические виды (в нем также выделяют два подпояса – умеренно теплый и типично теплый);
– жаркого пояса, где сумма активных температур повсеместно превышает 8000 °C, а иногда и 10 000 °C, что позволяет выращивать характерные для тропических и экваториальных зон культуры в течение всего года.
На втором уровне агроклиматического районирования термические пояса и подпояса подразделяются еще на 16 областей, выделяемых в зависимости от режима увлажнения (избыточного, достаточного, недостаточного – в течение как всего года, так и отдельных его сезонов).
Эту же классификацию, но обычно ограниченную первым уровнем и несколько упрощенную, применяют и в учебных атласах, в том числе в школьных. По соответствующим картам нетрудно ознакомиться и с ареалами распространения отдельных термических поясов. Можно определить также, что территория России находится в пределах трех поясов – холодного, прохладного и умеренного. Вот почему основную ее часть занимают земли с низкой и пониженной биологической продуктивностью и сравнительно небольшую – со средней продуктивностью. Ареалы с высокой и очень высокой продуктивностью в ее пределах фактически отсутствуют.
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Географическая картина мира
Географическая картина мира.. книга i.. общая характеристика мира от автора первое издание этого учебного..
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Все темы данного раздела:
Количество и группировка стран мира
Выдающийся отечественный географ Н. Н. Баранский в одной из своих работ писал о том, что страна во всем ее своеобразии – природном, хозяйственном, культурном, политическом – является основным об
Типология стран мира
Типология стран мира – одна из наиболее сложных методологических проблем. Решением ее занимаются экономико-географы, экономисты, политологи, социологи и представители других наук. В отличие от груп
Вооруженные конфликты в современном мире
В эпоху двухполярного мира и «холодной войны» одним из главных источников нестабильности на планете были многочисленные региональные и локальные конфликты, которые и социалистическая и капиталистич
Политическая география
Политическая география – пограничная, переходная наука, которая возникла на стыке географии и политологии.
Оформление политической географии в качестве самостоятельного научного нап
Геополитика прежде и теперь
Геополитика (географическая политика) – одно из главных направлений политической географии. Как и политическая география, она рассматривает происходящие в мире процессы и явления на разных у
Электоральная география
Политико-географическое страноведение включает в качестве одного из центральных направлений изучение территориальной расстановки политических сил. Богатейший материал для такого изучения дает анали
Политико-географическое (геополитическое) положение
Категория географического положения, характеризующая положение того или иного пространственного объекта по отношению к другим, очень широко применяется в географии. Эта категория имеет несколько ра
Учение о географической среде
Географическая среда – одно из важнейших понятий географической науки. Оно было предложено еще в конце XIX в. известным французским географом-страноведом Элизе Реклю и работавшим вместе с ним русск
Географический детерминизм (фатализм) и географический индетерминизм (нигилизм)
В широком смысле детерминизм – философское понятие, в основе которого лежит латинское слово determinare – определять. Оно означает закономерную взаимосвязь, взаимозависимость и причинную обу
Из истории использования полезных ископаемых
В наши дни известно около 250 видов полезных ископаемых и почти 200 видов поделочных и драгоценных камней. Однако вовлечение их в хозяйственный оборот происходило постепенно на протяжении всей чело
Мировые ресурсы минерального топлива и сырья
Минеральными ресурсами принято называть полезные ископаемые, извлекаемые из недр Земли. В современном хозяйстве используется примерно 200 различных видов минерального топлива и сырья. Класси
Минеральные ресурсы Мирового океана
Мировой океан, занимающий около 71 % поверхности нашей планеты, также представляет собой огромную кладовую минеральных богатств. Полезные ископаемые в его пределах заключены в двух различных средах
Мировые ресурсы геотермальной энергии
С литосферой связаны ресурсы не только традиционных видов минерального топлива, но и такого альтернативного вида энергии, как тепло земных недр.
Источники геотермальной энергии могут быть
Мировой земельный фонд
Английскому экономисту XVII в. Уильяму Петти принадлежат слова «Труд есть отец богатства, а земля – его мать». Действительно, земля – универсальныйприродный ресурс, без которого практически
Деградация земельных (почвенных) ресурсов
Под деградацией (от лат. gradus – ступень и приставки de, означающей движение вниз) земельного, почвенного покрова понимают процесс его ухудшения и разрушения в результате негативного воздей
Проблемы опустынивания
В последние десятилетия со всей очевидностью обнаружилось, что на состояние земельного фонда планеты особенно большое отрицательное воздействие оказывают процессы аридизации (от лат. aridus
Мировые водные ресурсы
Понятие водные ресурсы можно трактовать в двух смыслах – широком и узком.
В широком смысле – это весь объем вод гидросферы, заключенных в реках, озерах, ледниках, морях и океанах, а
Крупные водохранилища мира
Водохранилищем называется водоем в русле реки или в понижении земной поверхности, искусственно созданный при помощи устройства плотин, перемычек, выкапывания предназначенных для затопления к
Опреснение соленых вод
Один из дополнительных способов увеличения резервов пресной воды – опреснение (обессоливание) соленых вод. Этот способ известен очень давно. Еще два тысячелетия назад люди научились получать
Ранее было сказано о том, что основная часть общемировых запасов пресной воды (или более 25 млн км3) как бы законсервирована в ледниковых покровах земного шара. При этом в первую очередь
Мировой гидроэнергетический потенциал речного стока
Гидроэнергией (водной энергией) называют энергию, которой обладает вода, движущаяся в потоках по земной поверхности. Существуют три категории гидроэнергетического потенциала (гидроэнергетиче
Энергетические ресурсы Мирового океана
В Мировом океане заключены огромные, поистине неисчерпаемые ресурсы механической и тепловой энергии, к тому же постоянно возобновляющейся. Основные виды такой энергии – энергия приливов, волн, океа
Мировые лесные ресурсы
В научной литературе часто встречается характеристика роли леса, лесной растительности как составной части биосферы. Обычно отмечают, что леса образуют на Земле самые крупные экосистемы, в которых
Проблемы обезлесения
Обезлесениет (обезлесиванием) называется исчезновение леса по естественным причинам или в результате хозяйственной деятельности человека.
Процесс антропогенного обезлесения фактичес
Биологические ресурсы Мирового океана
Понятие о биологических ресурсах Мирового океана можно трактовать в двух смыслах – более широком и более узком. В первом из них это все разнообразие животных и растений, обитающих в морской
Рекреационные ресурсы
Хорошо известно, какое важное место в жизни современных людей приобрела рекреация. Разнообразные занятия людей, участвующих в рекреации, называютрекреационной деятельностью
Антропогенное воздействие на литосферу и ее охрана
Загрязнение окружающей природной среды отходами производственной и непроизводственной деятельности людей относится ко всем геосферам нашей планеты, в том числе и к литосфере. В этом случае речь иде
Антропогенное загрязнение вод суши и их охрана
Многочисленные и разнообразные источники загрязнения вод суши можно подразделить на природные и антропогенные.
Среди природных источников крупными масштабами и поистине глобальным о
Антропогенное загрязнение Мирового океана и его охрана
Загрязнение Мирового океана и его морей происходит в результате прямого или косвенного поступления в морскую среду (в морскую воду, на морское дно, в прибрежные и устьевые районы морей) различного