Анализ данных спутниковых наблюдений ТПО, начиная с 1982 г., выявил наличие потепления на большей части тропиков и в средних широтах северного полушария. С 1948 по 1998 г. произошло существенное потепление Мирового океана. Наиболее сильно (в среднем на 0.31 °С) прогрелся верхний слой в 300 м, тогда как повышение температуры слоя глубиной 3 км составило 0.06°С. Подобное повышение температуры верхнего слоя океана предшествовало начавшемуся в 1970-е гг. подъему ПТВ.
Обработка данных о ходе среднемировой температуры за последние пять веков показала, что за это время глобальное потепление составило примерно 1.0 К. Только за XX столетие, которое оказалось наиболее теплым, повышение температуры поверхности континентов достигло 0.5 К (около 80% потепления климата пришлось на XIX и XX столетия). Происшедшее за пять веков потепление было сильнее в северном полушарии (1.1 К), чем в южном (0.8 К). Информация о ПТВ прошлого получена главным образом на основе данных об изотопах кислорода в гренландских и антарктических ледяных кернах и измерений температуры в глубоких скважинах.
Важное место в качестве индикатора глобальной динамики климата занимают спутниковые данные о протяженности морского ледяного покрова. Многочисленные исследования обнаружили статистически существенное уменьшение площади морских льдов, составившее (-0.01 ± 0.003) • 106 км2 за 10 лет. Индикатором динамики климата могут служить спутниковые данные об изменениях баланса массы ледников Гренландии. Результаты лазерной высотометрии для Северной Гренландии за 1994-1999 гг. свидетельствуют о том, что на высотах более 2 км ледяной щит в целом находился в состоянии баланса при наличии локальных изменений разного знака. Уменьшение толщины ледника преобладало на малых высотах, превосходя 1 м в год, что достаточно для повышения уровня Мирового океана на 0.13 мм в год (это эквивалентно примерно 7% наблюдавшегося подъема уровня океана).
Особое место в наблюдениях за изменениями природной среды занимает Арктика. В последние годы началась реализация нескольких международных программ по изучению роли Арктического региона в наблюдающихся изменениях окружающей среды в других регионах земного шара. Основные задачи этих программ можно сформулировать в виде двух проблем:
Оценка и синтез знания о том, как климат и ультрафиолетовая радиация изменились в Арктике, как они прогнозируются на будущее и каковы вероятные воздействия этих изменений на экодинамику в других широтах, здоровье населения, социальные, культурные и экономические системы.
Обеспечение полезной информацией и рекомендациями правительств, организаций и населения с целью помочь принимать решения о реагировании на последствия изменений климата.
Современное потепление в Арктике наряду с возрастанием температур сопровождается таянием льдов, сокращением их толщины и протяженности, оттаиванием вечной мерзлоты и повышением уровня океана. За 30 лет протяженность морского льда в Арктике сократилась на 10%, причем скорость этого сокращения за последние 20 лет была на 20% выше, чем за все 30 лет. Весь запас арктического льда, расположенного на суше, равен 3.1 млн. км3, что эквивалентно 8 м уровня моря. Скорость таяния льда Гренландии за 20 лет составила 0.7% в год, а за период с 1 979 по 2004 г. она оценивается величиной 15.9%, Наличие льдов Арктики и Антарктиды является мощным стабилизирующим фактором, так как с учетом всех запасов льдов (~28 • 106 км3) серьезных изменений климата можно ожидать лишь во временных масштабах, измеряемых столетиями. Например, даже при повышении температуры в Арктике на 3°С весь ледяной щит Гренландии может растаять не быстрее чем за 1000 лет.
В последние годы особое внимание уделяется оценке изменений климата в Сибири и на Дальнем Востоке России, как регионах, напрямую связанных с Арктикой. Здесь отмечен рост температуры на 0.5-0.9°С за десятилетие. Наблюдается перераспределение осадков с их возрастанием зимой и незначительным сокращением в отдельных регионах летом.
Например, в бассейне Амура за 30 лет осадки в холодный период года увеличились на 35%, а годовая сумма осадков возросла на 12.3%.
Одна из важнейших проблем глобальной экодинамики состоит в оценке реакции растительных сообществ на изменения климата. К сожалению, нет однозначного ответа на вопрос о том, существует ли связь между изменениями климата и растительности как устойчивая закономерность, хотя в реальности она наблюдается в отдельных регионах. Например, северо-восток Бразилии имеет полупустынный климат. Сухой период длится 8 месяцев и препятствует развитию влажных тропических лесов, которые не могут выживать без дождей более 4 месяцев. Наличие такой пороговой величины является некоторым регулятором соотношения между климатом и растительностью в данном регионе.
Особое внимание в международных программах по изучению окружающей среды уделяется тропическим лесам, которые покрывают территории более 70 стран. В этих лесах сосредоточено от 50 до 90% видов животных и растений. С ними связана жизнь более 0.5 млрд. человек. И именно тропические леса интенсивно преобразуются в другие типы земных покровов. Например, в Камеруне в 1991-2001 гг. тропические леса превращались в пальмовые плантации со скоростью 342.8 га в год. Особую озабоченность вызывает состояние лесов Амазонки и России, темпы сведения которых практически неизвестны. На международной конференции в Харбине (Китай) в феврале 2005 г. по проблемам использования земель в азиатском регионе было отмечено, что на территории Дальнего Востока России, занимающего около 30% территории страны, положение с лесным хозяйством по сравнению с 1990 г. несколько улучшилось. Площади лесов увеличились за счет резкого сокращения обрабатываемых территорий. Однако в целом проблема сохранения лесов на территории России остается слабо изученной.
С позиций оценки глобальной экодинамики на основе наблюдений в последнее время возрос интерес к изучению глобальных процессов в атмосфере и океане. Одним из эффективных индикаторов их состояния является уровень загрязнения. Прозрачность атмосферы определяет направленность и интенсивность тепловых потоков, а чистота поверхности океана регулирует процессы обмена газами и теплом с атмосферой. Достаточно сказать, что альбедо системы атмосфера-океан может изменяться в несколько раз в зависимости от загрязнения этих сред. В природе регулятором изменчивости альбедо являются процессы дегазации планеты. Вмешательство человека ведет к дестабилизации природного равновесия, хотя огромные резервы энергии и биомассы в океане через прямые и обратные связи гарантируют высокую стабильность, и до настоящего времени процессы самоочищения справлялись с антропогенным воздействием. К сожалению, пределы способности океана к самоочищению неизвестны.
Взаимозависимость происходящих в окружающей среде процессов многообразна и экспериментально изучена фрагментарно как в пространстве, так и во времени. Анализ спутниковых данных показывает, что в последние годы значительную роль в изменениях природных процессов играет урбанизация. Действительно, города являются одним из наиболее существенных и зримых феноменов развития современной цивилизации. С 1970 по 2004 г. численность городского населения возросла с 35 до 50.1%. При этом вклад развивающихся стран в этот рост составил около 90%. В целом уровень урбанизации в начале XXI века составляет: Северная Америка — 77.2%, Латинская Америка — 75.3%, Европа — 74.8%, Океания и Австралия — 70.2%, Африка — 37.9% и Азия — 36.7%. В 2004 г. в городах проживали 3.3 млрд. человек. В зонах городов резко изменяется картина распределения аэрозольного возмущающего воздействия на климат, и за счет высокой концентрации аэрозоля изменяется процесс образования облаков, что нарушает естественные уровни альбедо системы атмосфера-подстилающая поверхность.
Таким образом, накопленные знания о динамике различных характеристик окружающей среды позволяют сделать вывод о том, что наблюдаемые тенденции изменения этих характеристик должны вызывать у населения Земли беспокойство и озабоченность. Глобальные изменения в современную эпоху отличаются от аналогичных изменений в прошлом наличием в них антропогенного шума, влияние которого проявляется в основном с негативными последствиями для окружающей среды. Поэтому в 2003 г. была завершена подготовка рассчитанного на 10 лет стратегического плана международной программы развития наук об изменении климата, которая преследует пять основных целей:
Углубление знаний о климатах и окружающей среде в прошлом и в настоящее время, включая природно обусловленную изменчивость, а также совершенствование понимания причин наблюдаемой изменчивости климата.
Получение более достоверных количественных оценок факторов, определяющих изменения климата Земли.
Снижение уровней неопределенности прогностических оценок изменений климата в будущем.
Достижение лучшего понимания чувствительности и приспосабливаемости природных и регулируемых экосистем, а также антропогенных систем к климату и к глобальным изменениям вообще.
Анализ возможностей использования и распознавания пределов развивающегося понимания управления риском в контексте проблемы изменений климата.
Реализация этих целей потребует пересмотра стратегии мониторинга окружающей среды и создания новых систем наблюдения за природными и антропогенными процессами. Современная наука о глобальной экодинамике располагает еще не реализованными технологиями, использование которых позволит достичь указанных целей. Одним из первых обнадеживающих шагов международного сообщества в этом направлении является подписание шестьюдесятью странами соглашения об объединении национальных систем наблюдения за Землей в глобальную информационную сеть.