Парниковый эффект причины

История исследований

Идея о механизме парникового эффекта была впервые изложена в 1827 году Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет», в которой он рассматривал различные механизмы формирования климата Земли, при этом он рассматривал как факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением, охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических поясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция).

При рассмотрении влияния атмосферы на радиационный баланс Фурье проанализировал опыт Ф. де Соссюра с зачернённым изнутри сосудом, накрытым стеклом. Де Соссюр измерял разность температур внутри и снаружи такого сосуда, выставленного на прямой солнечный свет. Фурье объяснил повышение температуры внутри такого «мини-парника» по сравнению с внешней температурой действием двух факторов: блокированием конвективного теплопереноса (стекло предотвращает отток нагретого воздуха изнутри и приток прохладного снаружи) и различной прозрачностью стекла в видимом и инфракрасном диапазоне.

Именно последний фактор и получил в позднейшей литературе название парникового эффекта — поглощая видимый свет, поверхность нагревается и испускает тепловые (инфракрасные) лучи; поскольку стекло прозрачно для видимого света и почти непрозрачно для теплового излучения, то накопление тепла ведёт к такому росту температуры, при котором количество проходящих через стекло тепловых лучей достаточно для установления теплового равновесия.

Фурье постулировал, что оптические свойства атмосферы Земли аналогичны оптическим свойствам стекла, то есть её прозрачность в инфракрасном диапазоне ниже, чем прозрачность в диапазоне оптическом, однако количественные данные по поглощению атмосферы в инфракрасном диапазоне долгое время являлись предметом дискуссий.

В 1896 году Сванте Аррениус, шведский физико-химик, для количественного определения поглощении атмосферой Земли теплового излучения проанализировал данные Сэмюэла Лэнгли о болометрической светимости Луны в инфракрасном диапазоне. Аррениус сравнил данные, полученные Лэнгли при разных высотах Луны над горизонтом (то есть при различных величинах пути излучения Луны через атмосферу), с расчетным спектром её теплового излучения и рассчитал как коэффициенты поглощения инфракрасного излучения водяным паром и углекислым газом в атмосфере, так и изменения температуры Земли при вариациях концентрации углекислого газа. Аррениус также выдвинул гипотезу, что снижение концентрации в атмосфере углекислого газа может являться одной из причин возникновения ледниковых периодов.

Количественное определение парникового эффекта

Суммарная энергия солнечного излучения, поглощаемого в единицу времени планетой радиусом R {\displaystyle R} и сферическим альбедо A {\displaystyle A} равна:

E = π R 2 E 0 r 2 ( 1 − A ) {\displaystyle E=\pi R^{2}{E_{0} \over r^{2}}(1-A)} ,

где E 0 {\displaystyle E_{0}} — солнечная постоянная, и r {\displaystyle r} — расстояние до Солнца.

В соответствии с законом Стефана — Больцмана равновесное тепловое излучение L {\displaystyle L} планеты с радиусом R {\displaystyle R} , то есть площадью излучающей поверхности 4 π R 2 {\displaystyle 4\pi R^{2}} :

L = 4 π R 2 σ T ¯ E 4 {\displaystyle L=4\pi R^{2}\sigma {\bar {T}}_{E}^{4}} ,

где T ¯ E {\displaystyle {\bar {T}}_{E}} — эффективная температура планеты.

Количественно величина парникового эффекта Δ T ¯ {\displaystyle \Delta {\bar {T}}} определяется как разница между средней приповерхностной температурой атмосферы планеты T ¯ S {\displaystyle {\bar {T}}_{S}} и её эффективной температурой T ¯ E {\displaystyle {\bar {T}}_{E}} . Парниковый эффект существенен для планет с плотными атмосферами, содержащими газы, поглощающие излучение в инфракрасной области спектра, и пропорционален плотности атмосферы. Следствием парникового эффекта является также сглаживание температурных контрастов как между полярными и экваториальными зонами планеты, так и между дневными и ночными температурами.

Таблица 1

Планета Атм. давление у поверхности, атм. T ¯ E {\displaystyle {\bar {T}}_{E}} T ¯ S {\displaystyle {\bar {T}}_{S}} Δ T ¯ {\displaystyle \Delta {\bar {T}}} T ¯ m a x {\displaystyle {\bar {T}}_{max}} T ¯ m i n {\displaystyle {\bar {T}}_{min}} Δ T {\displaystyle \Delta T}
Венера 90 231 735 504
Земля 1 249 288 39 313 200 113
Луна 0 0 393 113 280
Марс 0,006 210 218 8 300 147 153
  1. Температуры даны в Кельвинах, T ¯ m a x {\displaystyle {\bar {T}}_{max}} — средняя максимальная температура в полдень на экваторе, T ¯ m i n {\displaystyle {\bar {T}}_{min}} — средняя минимальная температура.

Природа парникового эффекта

Парниковый эффект атмосфер обусловлен их различной прозрачностью в видимом и дальнем инфракрасном диапазонах. На диапазон длин волн 400—1500 нм в видимом свете и ближнем инфракрасном диапазоне приходится 75 % энергии солнечного излучения, большинство газов не поглощают излучение в этом диапазоне; рэлеевское рассеяние в газах и рассеяние на атмосферных аэрозолях не препятствуют проникновению излучения этих длин волн в глубины атмосфер и достижению поверхности планет. Солнечный свет поглощается поверхностью планеты и её атмосферой (особенно излучение в ближней УФ- и ИК-областях) и разогревает их. Нагретая поверхность планеты и атмосфера излучают в дальнем инфракрасном диапазоне: так, в случае Земли при T ¯ S {\displaystyle {\bar {T}}_{S}} равном 300 K, 75 % теплового излучения приходится на диапазон 7,8—28 мкм, для Венеры при T ¯ S {\displaystyle {\bar {T}}_{S}} равном 700 K — 3,3—12 мкм.

Атмосфера, содержащая многоатомные газы (двухатомные газы диатермичны — прозрачны для теплового излучения), поглощающие в этой области спектра (т. н. парниковые газы — H2O, CO2, CH4 и пр. — см. Рис. 1), существенно непрозрачна для такого излучения, направленного от её поверхности в космическое пространство, то есть имеет в ИК-диапазоне большую оптическую толщину. Вследствие такой непрозрачности атмосфера становится хорошим теплоизолятором, что, в свою очередь, приводит к тому, что переизлучение поглощённой солнечной энергии в космическое пространство происходит в верхних холодных слоях атмосферы. В результате эффективная температура Земли как излучателя оказывается более низкой, чем температура её поверхности.

В формировании парникового эффекта очень велика и мало изучена роль облаков в атмосфере, особенно ночью и зимой в умеренных и полярных широтах.

Влияние парникового эффекта на климат планет

Степень влияния парникового эффекта на приповерхностные температуры планет (при оптической толщине атмосферы < 1) зависит от оптической плотности парниковых газов, облаков в атмосфере планеты, и, соответственно, их парциального давления у поверхности планеты. Таким образом, парниковый эффект Δ T ¯ {\displaystyle \Delta {\bar {T}}} наиболее выражен у планет с плотной атмосферой, составляя у Венеры ~500 K.

Таблица 2

Планета Атм. давление
у поверхности, атм.
Концентрация
CO2, %
P C O 2 {\displaystyle P_{CO_{2}}}
атм.
Δ T ¯ {\displaystyle \Delta {\bar {T}}}
Венера ~ 93 ~ 96,5 ~ 89,8 504
Земля 1 0,038 ~ 0,0004 39
Марс ~ 0,007 95,72 ~ 0,0067 8

Вместе с тем следует отметить, что величина парникового эффекта зависит от количества парниковых газов в атмосферах и, соответственно, зависит от химической эволюции и изменений состава планетарных атмосфер.

Парниковый эффект и климат Земли

Климатические индикаторы за последние 0,5 млн лет: изменение уровня океана (синий), концентрация 18O в морской воде, концентрация CO2 в антарктическом льду. Деление временной шкалы — 20 000 лет. Пики уровня моря, концентрации CO2 и минимумы 18O совпадают с межледниковыми температурными максимумами.

По степени влияния на климат парникового эффекта Земля занимает промежуточное положение между Венерой и Марсом: у Венеры повышение температуры приповерхностной атмосферы в ~13 раз выше, чем у Земли, в случае Марса — в ~5 раз ниже; эти различия являются следствием различных плотностей и составов атмосфер этих планет.

При неизменности солнечной постоянной и, соответственно, потока солнечной радиации, среднегодовые приповерхностные температуры и климат, определяются тепловым балансом Земли. Для теплового баланса выполняются условия равенства величин поглощения коротковолновой радиации и излучения длинноволновой радиации в системе Земля—атмосфера. В свою очередь, доля поглощенной коротковолновой солнечной радиации определяется общим (поверхность и атмосфера) альбедо Земли. На величину потока длинноволновой радиации, уходящей в космос, существенное влияние оказывает парниковый эффект, в свою очередь, зависящий от состава и температуры земной атмосферы и облачного покрова в атмосфере.

Основными парниковыми газами, в порядке их оцениваемого воздействия на тепловой баланс Земли, являются водяной пар, углекислый газ, метан и озон

Основные парниковые газы атмосферы Земли

Газ Формула Вклад
(%)
Водяной пар H2O 36 — 72 %
Диоксид углерода CO2 9 — 26 %
Метан CH4 4 — 9 %
Озон O3 3 — 7 %

Главный вклад в парниковый эффект земной атмосферы вносит водяной пар или влажность воздуха тропосферы, влияние других газов гораздо менее существенно по причине их малой концентрации. Также существенный вклад вносит облачный покров в атмосфере Земли.

Вместе с тем концентрация водяного пара в тропосфере существенно зависит от приповерхностной температуры: увеличение суммарной концентрации «парниковых» газов в атмосфере должно привести к усилению влажности и парникового эффекта, вызванного водяным паром, который в свою очередь приведет к увеличению приповерхностной температуры.

При понижении приповерхностной температуры концентрация водяных паров падает, что ведет к уменьшению парникового эффекта, и, одновременно с этим при снижении температуры в приполярных районах формируется снежно-ледяной покров, ведущий к повышению альбедо и, совместно, с уменьшением парникового эффекта, вызывающим понижение средней приповерхностной температуры.

Таким образом, климат на Земле может переходить в стадии потепления и похолодания в зависимости от изменения альбедо системы Земля — атмосфера и парникового эффекта.

Климатические циклы коррелируют с концентрацией углекислого газа в атмосфере: в течение среднего и позднего плейстоцена, предшествующих современному времени, концентрация атмосферного углекислого газа снижалась во время длительных ледниковых периодов и резко повышалась во время кратких межледниковий.

В течение последних десятилетий наблюдается рост концентрации углекислого газа в атмосфере.

Примечания

  1. Joseph Fourier. Mémoire sur les températures du globe terrestre et des espaces planétaires p.97-125 Mémoires de l’Académie royale des sciences de l’Institut de France, t. VII, p.570 à 604. Paris, Didot; 1827 // Gallica-Math: Œuvres complètes (недоступная ссылка). Проверено 23 мая 2008. Архивировано 6 декабря 2008 года.
  2. Тепло, выделяемое в результате человеческой активности Жозеф Фурье не рассматривал в качестве значимого фактора.
  3. Samuel P. Langley (and Frank W. Very). The Temperature of the Moon, Memoir of the National Academy of Sciences, vol. iv. 9th mem. 193pp (1890)
  4. «On the Influence of Carbonic Acid in the Air Upon the Temperature of the Ground», Philosophical Magazine and Journal Science, Series 5, Volume 41, pages 237—276 (англ.)
  5. 1 2 3 4 Александр Чернокульский. Климат как отражение облаков // Наука и жизнь. — 2017. — № 10. — С. 70-77.
  6. Сравнительные значения для трех планет земной группы без учета давления водяного пара, температуры приведены в Кельвинах.
  7. : Kiehl, J. T.; Kevin E. Trenberth (1997-02). “Earth’s Annual Global Mean Energy Budget”. Bulletin of the American Meteorological Society. 78 (2): 197–208. DOI:10.1175/1520-0477(1997)078<0197:EAGMEB>2.0.CO;2. ISSN 0003-0007. Проверено 2011-08-15. Используется устаревший параметр |coauthors= (справка); Проверьте дату в |date= (справка на английском)

Причины

Существует масса причин изменения газового состава атмосферы — первое, и самое главное это деятельность человека. Второе, как ни странно, — деятельность самой природы.

а) антропогенное воздействие. Деятельность человека оказывает разрушающее действие на химический состав атмосферы. При производстве в окружающую среду выбрасывается углекислый газ и ряд других парниковых газов. Особенно опасен выброс CO2 различными заводами и предприятиями (рис. 5). «Все крупнейшие города, как правило, лежат в слое плотного тумана. И не от того, что часто расположены в низинах или у воды, а из-за ядер конденсации, сосредоточенных над городами. В некоторых местах воздух настолько загрязнен частицами выхлопных газов и промышленных выбросов, что велосипедисты вынуждены надевать маски. Эти частицы служат ядрами конденсации для тумана»(7). Так же губительное воздействие оказывают выхлопные газы автомобилей, содержащие оксид азота, свинец, а также большое количество диоксида углерода (углекислого газа).

Одной из главных особенностей атмосферы является наличие озонового экрана. Фреоны — фтор содержащие химические элементы, широко используются в производстве аэрозолей и холодильников, оказывают сильное воздействие на озоновый экран, разрушая его.

«Ежегодно под пастбища вырубаются тропические леса на территории, равной площади Исландии, — в основном в бассейне реки Амазонки (Бразилия). Это может привести к сокращению количества осадков, т.к. количество влаги, испаряемой деревьями, сокращается. Вырубка лесов способствует и усилению парникового эффекта, ведь растения поглощают углекислый газ»(7).

б) естественное воздействие. И природа вносит свою лепту в историю атмосферы Земли, в основном, запыляя её. «Огромные массы пыли поднимают в воздух ветры пустынь. Она заносится на большую высоту и может разнестись очень далеко. Возьмем ту же Сахару. Мельчайшие частицы каменистых пород, поднятые здесь в воздух, закрывают горизонт, сквозь пыльное покрывало тускло светит Солнце»(6). Но опасны не только ветры.

В августе 1883 года на одном из островов Индонезии разразилась катастрофа — взорвался вулкан Кракатау. При этом около семи кубических километров вулканической пыли было выброшено в атмосферу. Ветры разнесли эту пыль на высоту 70-80 км. Лишь спустя годы эта пыль осела.

Так же причиной появления огромного количества пыли в атмосфере являются падающие на Землю метеориты. При попадание на земную поверхность, они поднимают в воздух огромные массы пыли.

Так же в атмосфере периодически то появляются, то исчезают озоновые дыры — дыры в озоновом экране. Многие ученые считают это явление естественным процессом развития географической оболочки Земли.

В 21 веке глобальный парниковый эффект является одной из самых актуальных экологических проблем, которые стоят сегодня перед нашей планетой. Суть парникового эффекта заключается в том, что солнечное тепло задерживается возле поверхности нашей планеты в форме оранжерейных газов. Возникновение парникового эффекта обусловлено попаданием в атмосферу промышленных газов.

Парниковый эффект в атмосфере

Парниковый эффект заключается в повышении температуры нижних слоёв атмосферы Земли в сравнении с эффективной температурой, а именно температурой теплового излучения планеты, регистрируемого из космоса. Первые упоминания об этом явлении появились еще в 1827 году. Тогда Жозеф Фурье высказал предположение о том, что оптические характеристики атмосферы Земли аналогичны характеристикам стекла, уровень прозрачности которого в инфракрасном диапазоне ниже, чем в оптическом. При поглощении видимого света, температура поверхности повышается и излучает тепловое (инфракрасное) излучение, и так как для теплового излучения атмосфера не так прозрачна, то тепло собирается у поверхности планеты.
Тот факт, что атмосфера способна не пропускать тепловое излучение вызван присутствием в ней парниковых газов. Главные парниковые газы — это водяной пар, углекислый газ, метан и озон. На протяжении последних десятилетий концентрация парниковых газов в атмосфере сильно увеличилась. Главной причиной ученые считают человеческую деятельность.
Вследствие регулярного роста среднегодовых температур в конце восьмидесятых годов прошлого века появилось опасение, что глобальное потепление, вызванное человеческой деятельностью, уже происходит.

Влияние парникового эффекта

К положительным последствиям парникового эффекта можно отнести дополнительный «подогрев» поверхности нашей планеты, вследствие которого появилась жизнь на этой планете. Если бы не было этого явления, то среднегодовое значение температур воздуха около земной поверхности не превышало бы 18С.
Парниковый эффект возник вследствие огромного количества водяного пара и углекислого газа, попадающих в атмосферу планеты на протяжении сотен миллионов лет в результате крайне высокой вулканической активности. Высокая концентрация углекислого газа, которая в тысячи раз превышает сегодняшнюю, являлась причиной «сверхпарникового» эффекта. Такое явление приближало температуру воды в Мировом океане к точке кипения. Однако через некоторое время на планете появилась зеленая растительность, которая активно поглощала углекислый газ из земной атмосферы. По этой причине парниковый эффект начал снижаться. Со временем установилось некое равновесие, позволяющее среднегодовой температуре держаться на отметке +15С.
Однако индустриальная деятельность человека привела к тому, что в атмосферу начало снова попадать большое количество диоксида углерода и прочих парниковых газов. Ученые проанализировали данные с 1906 по 2005 год и пришил к выводу, что среднегодовая температура увеличилась на 0,74 градуса, и в ближайшие годы будет достигать примерно 0,2 градуса за десятилетие.
Результаты парникового эффекта:

  • повышение температуры
  • изменение частоты и объемов осадков
  • таяние ледников
  • повышение уровня моря
  • угроза биологическому разнообразию
  • гибель посевов
  • пересыхание источников пресной воды
  • повышение испаряемости воды в океанах
  • разложение соединений воды и метана, расположенные около полюсов
  • замедление течений, к примеру, Гольфстрима, вследствие чего резко похолодает в Арктике
  • уменьшение размеров тропических лесов
  • расширение области обитания тропических микроорганизмов.

Что поможет спасти планету?

Ученые уверенны, что борьба с усилением парникового эффекта должна предполагать такие мероприятия:

  • уменьшение использования ископаемых источников энергии, таких как уголь, нефть и газ
  • более эффективное использование энергетических ресурсов
  • распространение энергосберегающих технологий
  • использование альтернативных источников энергетики, а именно возобновляемых
  • использование хладагентов и вспенивателей, которые содержат низкий (нулевой) потенциал глобального потепления
  • лесовосстановительные работы, направленные на природное поглощение углекислого газа из атмосферы
  • отказ от машин с бензиновым или дизельным мотором в пользу электрокаров.

В тоже время, даже полномасштабное внедрение перечисленных мероприятий вряд ли в полной мере компенсирует вред, который наносится природе вследствие антропогенного действия. По этой причине можно говорить только о минимизации последствий.
Первая международная конференция, на которой обсуждалась данная угроза, состоялась в середине 70х годов в Торонто. Тогда, эксперты пришли к выводу, парниковый эффект на Земле находится по значимости на втором месте после ядерной угрозы .
Не только настоящий мужчина обязан посадить дерево – это должен сделать каждый человек! Самым главным в решении этой проблемы является не закрывать на нее глаза. Может быть сегодня людям не заметен вред от парникового эффекта, однако наши дети и внуки его точно ощутят на себе. Необходимо уменьшать объемы сжигания угля и нефти, беречь природную растительность планеты. Все этой нужно для того, чтобы планеты Земля существовала и после нас.

Основные газы, обусловливающие парниковый эффект

Газ С(1880) С(1990) C(2030) Р(%) V Основные источники Т
Двуокись углерода 260-290 ppm 353 ppm 440-450 0,5 66 сжигание топлива,сведение лесов 2
Метан 1,2 ppm 1,72 ppm 2,5-2,6 ppm 0,9 15 рисовые поля,животноводство, свалки, производство горючего 7-10
Оксиды азота 290 ppb 310 ppb 340 ppb 0,25 3 азотные удобрения,сведение лесов, сжигание биомассы 140-190
Хлорфтор углерод 0 0,28 ppb 0,5 ppb 4 4 аэрозоли, холодильники 65-110

Парниковий ефект причини і наслідки

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
УО «Білоруський державний ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
РЕФЕРАТ
з дисципліни: Основи екології та енергозбереження
на тему: Парниковий ефект: причини і наслідки
Перевірила: Т.М. Филипович
Мінськ 2009

ІСТОРИЧНІ ВІДОМОСТІ
Ідея про механізм парникового ефекту була вперше викладена в 1827 році Жозефом Фур’є в статті «Записка про температури земної кулі та інших планет», в якій він розглядав різні механізми формування клімату Землі, при цьому він розглядав як фактори, що впливають на загальний тепловий баланс Землі ( нагрівання сонячним випромінюванням, охолодження за рахунок лучеиспускания, внутрішнє тепло Землі), так і чинники, що впливають на теплоперенос і температури кліматичних поясів (теплопровідність, атмосферна і океанічна циркуляція).
При розгляді впливу атмосфери на радіаційний баланс Фур’є проаналізував досвід М. де Соссюра з зачерненим зсередини посудиною, накритим склом. Де Соссюр вимірював різницю температур усередині і зовні такої судини, виставленого на пряме сонячне світло. Фур’є пояснив підвищення температури всередині такого «міні-парника» в порівнянні з зовнішньою температурою дією двох факторів: блокуванням конвективного теплопереносу (скло запобігає відтоку нагрітого повітря зсередини і приплив прохолодного зовні) і різною прозорістю скла у видимому й інфрачервоному діапазоні.
Саме останній фактор і отримав в пізнішій літературі назву парникового ефекту — поглинаючи видиме світло, поверхня нагрівається і випускає теплові (інфрачервоні) промені; оскільки скло прозоро для видимого світла і майже непрозоро для теплового випромінювання, то накопичення тепла веде до такого зростання температури, при якому кількість проходять через скло теплових променів достатньо для встановлення теплової рівноваги.
Фур’є постулював, що оптичні властивості атмосфери Землі аналогічні оптичним властивостям скла, тобто її прозорість в інфрачервоному діапазоні нижче, ніж прозорість в діапазоні оптичному.

Причиною парникового ефекту
Постійно збільшуються обсяги палива, що спалюється, проникнення в атмосферу промислово вироблених газів, широке випалювання і зведення лісів, анаеробне бродіння та багато іншого — все це зумовило виникнення такої глобальної екологічної проблеми, як парниковий ефект.
Основними хімічними речовинами, що створюють парниковий ефект, є наступні п’ять газів:
— Вуглекислий газ (50% парникового ефекту);
— Хлорфторвуглеці (25%);
— Оксид азоту (8%);
— Озон приземного рівня (7%);
— Метан (10%).
Вуглекислий газ потрапляє в атмосферу в результаті спалювання різних видів палива. Близько 1 / 3 кількості вуглекислого газу обумовлене випалюванням і зведенням лісів, а також процесами опустелювання. Зменшення лісів означає скорочення кількості зелених деревних рослин, здатних поглинати вуглекислий газ в процесі фотосинтезу. Щорічно вміст вуглекислого газу в атмосфері Землі збільшується в середньому на 0,5%.
Хлорфторвуглеці вносять близько 25% внеску у створення сукупного парникового ефекту. Вони мають подвійну небезпеку для людини і природи Землі: по-перше, сприяють розвитку парникового ефекту, по-друге, руйнують атмосферне озон.
Метан — один з важливих «парникових» газів. Вміст метану в атмосфері за останні 100 років подвоїлося. Основним джерелом надходження метану в атмосферу Землі є природний процес анаеробного бродіння, що має місце у вологих рисових виробництвах, в тваринництві, на полях очищення стічних вод, в розкладанні міських та житлово-комунальних стоків, у процесах гниття і розкладання органічних речовин у звалищах побутового сміття та ін Нафтове забруднення поверхні суші і Світового океану також вносить свій суттєвий внесок у збільшення вільного метану в атмосфері нашої планети.
Оксид азоту утворюється у багатьох технологічних процесах сучасного сільськогосподарського виробництва (наприклад, при утворенні і використанні органічних добрив), а також у результаті спалювання все зростаючих обсягів різного палива.
МОЖЛИВІ СЦЕНАРІЇ Глобальні кліматичні зміни
Глобальні кліматичні зміни дуже складні, тому сучасна наука не може дати однозначної відповіді, що ж нас очікує в найближчому майбутньому. Існує безліч сценаріїв розвитку ситуації. Для визначення даних сценаріїв враховуються фактори сповільнюють і прискорюють глобальне потепління.
Фактори, що прискорюють глобальне потепління:
+ Емісія CO 2, метану, закису азоту в результаті техногенної діяльності людини;
+ Розкладання, внаслідок підвищення температури, геохімічних джерел карбонатів з виділенням СО 2. У земній корі міститься у зв’язаному стані вуглекислого газу в 50000 разів більше, ніж в атмосфері;
+ Збільшення вмісту в атмосфері Землі водяної пари, внаслідок зростання температури, а значить і випаровуваності води океанів;
+ Виділення CO 2 Світовим океаном внаслідок його нагрівання (розчинність газів при підвищенні температури води падає). Зі зростанням температури води на кожен градус розчинність в ній CO2 падає на 3%. У Світовому океані міститься в 60 разів більше CO 2, ніж в атмосфері Землі (140 трильйонів тонн);
+ Зменшення альбедо Землі (що відбиває здатності поверхні планети), внаслідок танення льодовиків, зміни кліматичних зон і рослинності. Морська гладь відображає значно менше сонячних променів, ніж полярні льодовики і снігу планети, гори позбавлені льодовиків, також володію меншим альбедо, що просуває на північ деревна рослинність володіє меншим альбедо, ніж рослини тундри. За останні п’ять років альбедо Землі вже зменшилося на 2,5%;
+ Виділення метану при таненні вічної мерзлоти;
+ Розкладання метангідратов — кристалічних льодистих сполук води й метану, що містяться в приполярних областях Землі.
Фактори, що уповільнюють глобальне потепління:
— Глобальне потепління викликає уповільнення швидкості океанічних течій, уповільнення теплої течії Гольфстрім викличе зниження температури в Арктиці;
— Зі збільшенням температури на Землі зростає випаровуваність, а значить і хмарність, яка є певного роду перешкодою на шляху сонячних променів. Площа хмарності зростає приблизно на 0,4% на кожен градус потепління;
— Зі зростанням випаровуваності збільшується кількість опадів, що випадають, що сприяє заболочування земель, а болота, як відомо, є одними з головних депо CO 2;
— Збільшення температури, буде сприяти розширенню площі теплих морів, а значить і розширення ареалу молюсків і коралових рифів, ці організми беруть активну участь в депонуванні CO 2, який йде на будівництво раковин;
— Збільшення концентрації CO 2 в атмосфері стимулює ріст і розвиток рослин, які є активними акцепторами (споживачами) цього парникового газу.
Ось 5 сценаріїв майбутнього планети Земля:
Сценарій 1 — глобальне потепління буде відбуватися поступово. Земля дуже велика і складна система, що складається з великої кількості пов’язаних між собою структурних компонентів. На планеті є рухома атмосфера, рух повітряних мас якої розподіляє теплову енергію за широт планети, на Землі є величезний акумулятор тепла і газів — Світовий океан (океан накопичує в 1000 разів більше тепла, ніж атмосфера) Зміни в такій складній системі не можуть відбуватися швидко. Минуть століття і тисячоліття, перш ніж можна судитиме про скільки-небудь відчутному зміну клімату.
Сценарій 2 — глобальне потепління буде відбуватися відносно швидко. Самий «популярний» нині сценарій. За різними оцінками за останні сто років середня температура на нашій планеті збільшилася на 0,5-1 ° С, концентрація — СО 2 зросла на 20-24%, а метану на 100%. У майбутньому ці процеси отримають подальше продовження і до кінця XXI століття середня температура поверхні Землі може збільшитися від 1,1 до 6,4 ° С. Подальше танення арктичних і антарктичних льодів може прискорити процеси глобального потепління через зміни альбедо планети. За твердженням деяких вчених, тільки крижані шапки планети за рахунок відбиття сонячного випромінювання охолоджують нашу Землю на 2 ° С, а покриває поверхню океану лід істотно уповільнює процеси теплообміну між відносно теплими океанічним водами і більш холодним поверхневим шаром атмосфери. Крім того, над крижаними шапками практично немає головного парникового газу — водяної пари, так як він виморожен.
Глобальне потепління буде супроводжуватися підйомом рівня світового океану. З 1995 по 2005 рік рівень Світового океану вже піднявся на 4 см, замість прогнозованих 2-ух см. Якщо рівень Світового океану в подальшому буде підніматися з такою ж швидкістю, то до кінця XXI століття сумарний підйом його рівня складе 30 — 50 см, що викличе часткове затоплення багатьох прибережних територій, особливо багатонаселеного узбережжя Азії. Слід пам’ятати, що близько 100 мільйонів чоловік на Землі живе на висоті менше 88 сантиметрів над рівнем моря.
Крім підвищення рівня Світового океану глобальне потепління впливає на силу вітрів і розподіл опадів на планеті. У результаті на планеті зросте частота і масштаби різних природних катаклізмів (шторми, урагани, посухи, повені).
В даний час від посухи страждає 2% усієї суші, за прогнозами деяких вчених до 2050 року посухою буде охоплено до 10% всіх земель материків. Крім того, зміниться розподіл кількості опадів по сезонах.
У Північній Європі і на заході США збільшиться кількість опадів і частота штормів, урагани будуть бушувати в 2-а рази частіше, ніж у XX столітті. Клімат Центральної Європи стане мінливим, в серці Європи зими стануть теплішими, а літо дощове. Східну і Південну Європу, включаючи Середземномор’я, чекає посуха та спека.
Сценарій 3 — Глобальне потепління в деяких частинах Землі зміниться короткочасним похолоданням. Відомо, що одним з факторів виникнення океанічних течій є градієнт (різниця) температур між арктичними і тропічними водами. Танення полярних льодів сприяє підвищенню температури Арктичних вод, а значить, викликає зменшення температурної різниці між тропічними і арктичними водами, що неминуче, в майбутньому приведе до уповільнення течій.
Одним з найвідоміших теплих течій є Гольфстрім, завдяки якому в багатьох країнах Північної Європи середньорічна температура на 10 градусів вище, ніж в інших аналогічних кліматичних зонах Землі. Зрозуміло, що зупинка цього океанічного конвеєра тепла дуже сильно вплине на клімат Землі. Вже зараз течія Гольфстрім, стало слабше на 30% в порівнянні з 1957 роком. Математичне моделювання показало, щоб повністю зупинити Гольфстрім достатньо буде підвищення температури на 2-2,5 градуса. В даний час температура Північної Атлантики вже прогрілася на 0,2 градуса в порівнянні з 70-ми роками. У разі зупинки Гольфстріму середньорічна температура в Європі до 2010 року знизиться на 1 градус, а після 2010 року подальше зростання середньорічної температури продовжиться. Інші математичні моделі «обіцяють» більш сильне похолодання Європі.
Згідно з цими математичними розрахунками повна зупинка Гольфстріму відбудеться через 20 років, в результаті чого клімат Північної Європи, Ірландії, Ісландії та Великої Британії може стати холодніше сьогодення на 4-6 градусів, посиляться дощі та почастішають шторму. Похолодання торкнеться також і Нідерланди, Бельгію, Скандинавію і північ європейської частини Росії. Після 2020-2030 року потепління в Європі відновиться за сценарієм № 2.
Сценарій 4 — Глобальне потепління заміниться глобальним похолоданням. Зупинка Гольфстріму і інших океанічних викличе глобальне похолодання на Землі і настання чергового льодовикового періоду.
Сценарій 5 — Парникова катастрофа. Парникова катастрофа — самий «неприємний» сценарій розвитку процесів глобального потепління. Автором теорії є наш учений Карнаухов, суть її в наступному. Зростання середньорічної температури на Землі, внаслідок збільшення в атмосфері Землі змісту антропогенного CO 2, викличе перехід в атмосферу розчиненого в океані CO 2, а також спровокує розкладання осадових карбонатних порід з додатковим виділенням вуглекислого газу, який, у свою чергу, підніме температуру на Землі ще вище, що спричинить за собою подальше розкладання карбонатів, що лежать у більш глибоких шарах земної кори (в океані міститься вуглекислого газу в 60 разів більше, ніж в атмосфері, а в земній корі майже в 50 000 разів більше). Льодовики будуть інтенсивно танути, зменшуючи альбедо Землі. Таке швидке підвищення температури сприятиме інтенсивному надходженню метану з танучої вічної мерзлоти, а підвищення температури до 1,4-5,8 ° С до кінця сторіччя сприятиме розкладанню метангідратов (льодистих сполук води та метану), зосереджених переважно в холодних місцях Землі. Якщо врахувати, що метан, є в 21 разів сильнішим парниковим газом, ніж CO 2 зростання температури на Землі буде катастрофічним.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *