Парниковият ефект е натрупването на какъв вид газ. Парников ефект: причини и решения

Съвременната цивилизация оказва силно влияние върху природата. Обикновено отрицателни. пресушаване на блата и постоянно заустване в атмосферен въздухогромен брой вредни вещества - това не е пълен списък на "добродетелите" на човечеството. Мнозина смятат, че парниковият ефект принадлежи към същата категория. наистина ли е така

Историческа справка

Между другото, кой беше авторът? парников ефект(тоест тези, които са открили този феномен)? Който пръв описва този процес и говори за въздействието му върху заобикаляща среда? Подобна идея се появява през далечната 1827г. Автор научна статиябеше Жозеф Фурие. В работата си той описва механизмите на формиране на климата на нашата планета.

Необичайността на тази работа за това време е, че Фурие разглежда температурните и климатичните особености на различни зони на Земята. Ето кой е авторът на парниковия ефект, който за първи път успя да обясни експеримента на Сосюр.

Сосюров експеримент

За да провери заключенията си, ученият използва опита на г-н дьо Сосюр, който използва съд, покрит със сажди отвътре, чието гърло е затворено със стъкло. Дьо Сосюр организира експеримент, по време на който постоянно измерва температурата вътре и извън буркана. Разбира се, постоянно се увеличаваше именно във вътрешния обем. Фурие е първият, който успя да обясни това явление чрез комбинираното действие на два фактора едновременно: блокиране на топлообмена и различната пропускливост на стените на съда за светлинни лъчи с различна дължина на вълната.

Механизмът му е доста прост: при нагряване повърхностната температура се повишава, видимата светлина се абсорбира и топлината започва да се излъчва. Тъй като материалът перфектно пропуска видимата светлина, но практически не провежда топлина, последната се натрупва във вътрешния обем на съда. Както можете да видите, механизмът на парниковия ефект може лесно да бъде обоснован от всеки човек, който е изучавал стандартния курс по физика в училище. Феноменът е доста прост, но колко много проблеми носи на нашата планета!

Появата на термина

Струва си да се знае, че Жозеф Фурие е автор на парниковия ефект по отношение на първоначалното му описание в литературата. Но кой измисли самия термин? Уви, никога няма да получим отговор на този въпрос. В по-късната литература явлението, открито от Фурие, получава съвременното си име. Днес всеки еколог познава термина "парников ефект".

Но основното откритие на Фурие беше доказването на фактическата идентичност на земната атмосфера и обикновеното стъкло. Просто казано, атмосферата на нашата планета е идеално пропусклива за видимото светлинно излъчване, но не го пропуска добре в инфрачервения диапазон. След като е натрупала топлина, Земята практически не я отдава. Ето кой е авторът на парниковия ефект. Но защо се получава този ефект?

Да, описахме примитивния механизъм на появата му, но съвременна наукауспя да докаже това нормални условия IR лъчите все още са доста свободни да излизат извън планетарната атмосфера. Как става така, че естествените механизми на регулиране " отоплителен сезон» провал?

причини

Като цяло ги описахме достатъчно подробно в самото начало на нашата статия. Следните фактори допринасят за това явление:

Постоянно и прекомерно изгаряне на изкопаеми горива.
Всяка година все повече и повече индустриални газове навлизат в атмосферата на планетата.
Горите непрекъснато се изсичат, площите им намаляват поради пожари и деградация на почвения слой.
Анаеробна ферментация, отделяне на метан от дъното на океаните.

Трябва да знаете, че основните "виновници", които задействат механизма на парниковия ефект са следните пет газа:

Двувалентен въглероден оксид, известен още като въглероден диоксид. Парниковият ефект е 50% осигурен именно за сметка на това.
Въглеродни съединения на хлор и флуор (25%).
(8%). Токсичен газ, типичен отпадъчен продукт на лошо оборудвани химически и металургични индустрии.
Приземен озон (7%). Въпреки решаващата си роля в защитата на Земята от прекомерна ултравиолетова радиация, тя може да помогне за задържане на топлината на нейната повърхност.
Приблизително 10% метан.

Къде тези газове попадат в атмосферата? Какво е тяхното действие?

- Той е вътре големи обеминавлиза в атмосферата, когато хората изгарят изкопаеми горива. Приблизително една трета от превишението му (над естественото) ниво се дължи на факта, че човек интензивно унищожава горите. Същата функция изпълнява и непрекъснато ускоряващият се процес на опустиняване на плодородните земи.

Всичко това означава по-малко растителност, която може ефективно да абсорбира въглероден диоксид, което в много отношения стимулира парниковия ефект. Причините и последствията от това явление са взаимосвързани: всяка година обемът на двувалентен въглероден окис, изхвърлен в атмосферата, се увеличава с приблизително 0,5%, което стимулира както по-нататъшното натрупване на излишна топлина, така и деградацията на растителната покривка на повърхността на планетата.

- Хлорофлуорвъглеводороди.Както вече казахме, тези съединения осигуряват парников ефект с 25%. Причините и последствията от това явление са изследвани дълго време. Те се появяват в атмосферата поради промишлено производство, особено остарели. Опасните и токсични хладилни агенти съдържат тези вещества в огромни количества и мерките за предотвратяване на изтичането им очевидно не дават очаквания резултат. Последствията от появата им са още по-лоши:

Първо, те са изключително отровни за хората и животните, а за флората близостта до флуорни и хлорни съединения не е много полезна.
Второ, тези вещества могат значително да ускорят развитието на парниковия ефект.
Трето, те унищожават това, което предпазва нашата планета от агресивното ултравиолетово лъчение.

- Метан.Един от най-важните газове, чието повишено съдържание в атмосферата предполага термина "парников ефект". Трябва да знам, че само за сто последните годиниобемът му в атмосферата на планетата се е удвоил. По принцип по-голямата част идва от напълно естествени източници:

в Азия.
Животински комплекси.
Пречиствателни системи за битови отпадъчни води в големите населени места.
С гниене и разлагане на органична материя в дълбините на блатата, в сметищата.

Има доказателства, че емисиите на значителни количества метан идват от дълбините на океаните. Може би това явление се обяснява с жизнената активност на големи колонии от бактерии, за които метанът е основният страничен продукт от метаболизма.

Необходимо е специално да се подчертае "приносът" за развитието на парниковия ефект от страна на нефтените предприятия: значително количество от този газ се отделя в атмосферата като страничен продукт. В допълнение, непрекъснато разширяващият се филм от петролни продукти на повърхността на Световния океан също допринася за ускореното разлагане на органичните вещества, което е придружено от емисии на метан.

- Азотен оксид.В големи количества се образува в хода на много химически производства. Опасно е не само от най-активното участие в парниковия механизъм. Факт е, че когато се комбинира с атмосферна вода, това вещество образува истинска азотна киселина, дори и в слаба концентрация. Именно от тук произхожда всичко, което изключително негативно влияе върху здравето на хората.

Теоретични сценарии за глобални климатични смущения

И така, какви са глобалните последици от парниковия ефект? Трудно е да се каже това със сигурност, тъй като учените все още са далеч от недвусмислено заключение. В момента има няколко сценария наведнъж. За разработването на компютърни модели се вземат предвид много различни фактори, които могат да ускорят или забавят развитието на парниковия ефект. Нека да разгледаме катализаторите за този процес:

Освобождаването на описаните по-горе газове поради дейности, причинени от човека.
Емисия на CO 2 поради термично разлагане на естествени въглеводороди. Интересно е да се знае, че кората на нашата планета съдържа въглероден двуокис 50 000 пъти повече, отколкото във въздушното пространство. Разбира се, говорим сиотносно химически свързания въглероден окис.
Тъй като основните последици от парниковия ефект са повишаването на температурата на водата и въздуха на повърхността на планетата, изпарението на влагата от повърхността на моретата и океаните се увеличава. В резултат на това пропускливостта на атмосферата за инфрачервено лъчение се влошава допълнително.
Океаните съдържат около 140 трилиона тона въглероден диоксид, който с повишаване на температурата на водата също започва интензивно да се отделя в атмосферата, което допринася за по-динамичното развитие на парниковия процес.
Намаляването на отразяващата способност на планетата, което води до ускорено натрупване на топлина от нейната атмосфера. За това допринася и опустиняването.

Какви фактори забавят развитието на парниковия ефект?

Предполага се, че основното топло течение - Гълфстрийм - постоянно се забавя. В бъдеще това ще доведе до значително понижаване на температурата, което ще забави ефекта от натрупването на парникови газове. В допълнение, за всяка степен на глобално затопляне площта на облачната покривка над цялата територия на планетата се увеличава с приблизително 0,5%, което допринася за значително намаляване на количеството топлина, което Земята получава от космоса.

Моля, обърнете внимание: същността на парниковия ефект е да повиши общата температура земната повърхност. Разбира се, в това няма нищо добро, но горните фактори често допринасят за смекчаване на последствията от това явление. По принцип затова много учени смятат, че самата тема за глобалното затопляне принадлежи към категорията на напълно естествените явления, които са се случвали редовно през цялата история на Земята.

Колкото по-високо е изпарението, толкова по-големи са годишните валежи. Това причинява както възстановяването на блатата, така и ускорения растеж на флората, която е отговорна за оползотворяването на излишния въглероден диоксид в атмосферата на планетата. Предполага се също, че увеличеното количество валежи в бъдеще ще допринесе за значително разширяване на площта на плитките тропически морета.

Коралите, които живеят в тях, са най-важните утилизатори на въглероден диоксид. Тъй като е химически свързан, той отива да изгради техния скелет. И накрая, ако човечеството поне леко намали скоростта на обезлесяване, тогава тяхната площ бързо ще се възстанови, тъй като същият въглероден диоксид е отличен стимулант за разпространението на растенията. И така, какви са възможните последици от парниковия ефект?

Основните сценарии за бъдещето на нашата планета

В първия случай учените предполагат, че глобалното затопляне ще настъпи доста бавно. И тази гледна точка има много поддръжници. Те вярват, че Световният океан, който е гигантски акумулатор на енергия, ще може да абсорбира излишната топлина за дълго време. Може да отнеме повече от едно хилядолетие, преди климатът на планетата наистина да се промени радикално.

Втората група учени, от друга страна, благоприятства относително бърз варианткатастрофална промяна. Този проблем с парниковия ефект в момента е много популярен, той се обсъжда на почти всеки научен конгрес. За съжаление, няма достатъчно доказателства за тази теория. Смята се, че през последните сто години концентрацията на въглероден диоксид се е увеличила с най-малко 20-24%, а количеството метан в атмосферата се е увеличило със 100%. В най-песимистичния сценарий се смята, че температурата на планетата до края на този век може да се повиши с рекордните 6,4 ° C.

Така в този случай парниковият ефект в земната атмосфера просто ще донесе смърт на всички жители на крайбрежните райони.

Рязко повишаване на нивото на Световния океан

Факт е, че подобни температурни аномалии са изпълнени с изключително рязко и практически непредвидимо покачване на нивото на Световния океан. И така, от 1995 до 2005 г. тази цифра беше 4 см, въпреки че учените се съревноваваха помежду си, че не трябва да очакват покачване над няколко сантиметра. Ако всичко продължи със същите темпове, то до края на 21 век нивото на Световния океан ще бъде поне с 88-100 см над сегашната норма. Междувременно около 100 милиона души на нашата планета живеят само на около 87-88 см над морското равнище.

Намаляване на отразяващата способност на повърхността на планетата

Когато писахме за това какво представлява парниковият ефект, в статията многократно се споменава, че той стимулира допълнително намаляване на отразяващата способност на земната повърхност, което се улеснява от обезлесяването и опустиняването.

Много учени свидетелстват, че ледената шапка на полюсите може да намали общата температура на планетата с най-малко два градуса, а ледът, който покрива повърхността на полярните води, силно инхибира процеса на емисии на въглероден диоксид и метан в атмосферата. Освен това в района на полярните ледени шапки изобщо няма водна пара, което значително стимулира глобалния парников ефект.

Всичко това ще се отрази толкова на световния воден цикъл, че честотата на торнадата, чудовищни в разрушителната си сила на урагани и торнада, ще се увеличи няколко пъти, което ще направи практически невъзможно хората да живеят дори в онези територии, които са много далеч от бреговете. на океаните. За съжаление, преразпределението на водата ще доведе до обратното явление. Днес сушите са проблем за 10% от земното кълбо, а в бъдеще броят на тези региони може да нарасне до 35-40% наведнъж. Това е тъжна перспектива за човечеството.

За нашата страна прогнозата в този случай е много по-благоприятна. Климатолозите смятат, че по-голямата част от територията на Русия ще бъде напълно подходяща за нормално земеделие, климатът ще стане много по-мек. Разбира се, повечето от крайбрежните зони (а ние имаме много от тях) просто ще бъдат наводнени.

Третият сценарий предполага това кратък периодповишаването на температурата ще бъде заменено от глобално охлаждане. Вече говорихме за забавянето на Гълфстрийм, за последствията. Представете си, че това топло течение спре напълно... Разбира се, нещата няма да стигнат до събитията, описани във филма "Денят след утре", но определено планетата ще стане много по-студена. Не за дълго обаче.

Някои математици се придържат към теорията (симулирана, разбира се), според която парниковият ефект на Земята ще доведе до факта, че за 20-30 години климатът в Европа няма да стане по-топъл от този у нас. Те също така предполагат, че след това затоплянето ще продължи, чийто сценарий е описан във втория вариант.

Заключение

Каквото и да беше, но в прогнозите на учените няма толкова много добро. Можем само да се надяваме, че нашата планета е по-сложен и съвършен механизъм, отколкото си представяме. Може би такива неприятни последици могат да бъдат избегнати.

Парников ефект- способността (на газовете в атмосферата) да предават слънчевата радиация към земната повърхност в по-голяма степен в сравнение с топлинната радиация, излъчвана от Земята, нагрята от Слънцето. В резултат на това температурата на земната повърхност и повърхностния слой въздух е по-висока, отколкото би била при липса на парников ефект. Средната температура на земната повърхност е плюс 15°C, а без парниковия ефект би била минус 18°! Парниковият ефект е един от механизмите за поддържане на живота на Земята.

Човешките дейности през последните 200 години и особено след 1950 г. доведоха до продължаващо увеличаване на концентрацията на парникови газове в атмосферата в момента. Неизбежната реакция на атмосферата, която следва, е антропогенно увеличаване на естествения парников ефект. Общо антропогенно усилване на парниковия ефект +2,45 вата/м2 (Международен комитет по изменение на климата IPCC).

Парниковият ефект на всеки от тези газове зависи от три основни фактора:

а) очакваният парников ефект през следващите десетилетия или векове (например 20, 100 или 500 години), причинен от единичен обем газ, вече изпуснат в атмосферата, в сравнение с ефекта на въглеродния диоксид, взет като единица;

b) неговата типична продължителност в атмосферата, и

в) обем на газовите емисии.

Комбинацията от първите два фактора се нарича „относителен парников потенциал“ и се изразява в единици CO2 потенциал.

Парникови газове:

Роля водна пара, съдържащи се в атмосферата, в глобалния парников ефект е голям, но е трудно да се определи еднозначно. Със затоплянето на климата количеството водна пара в атмосферата ще се увеличи, като по този начин ще се засили парниковият ефект.

д въглероден оксид или въглероден диоксид (CO2) (64% в парниковия ефект),различен според

в сравнение с други парникови газове, относително нисък потенциал за парников ефект, но доста дълъг живот в атмосферата - 50-200 години и относително висока концентрация. Концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата между 1000 и 1800 беше 270-290 части на милион по обем (ppmv), а до 1994 г. достигна 358 ppmv и продължава да расте. Може да достигне 500 ppmv до края на 21 век. Стабилизирането на концентрацията може да се постигне чрез значително намаляване на емисиите. Основният източник на въглероден диоксид в атмосферата е изгарянето на изкопаеми горива (въглища, нефт, газ) за производство на енергия.

Източници на CO2

(1) Емисии в атмосферата от изгаряне на изкопаеми горива и производство на цимент 5,5±0,5

(2) Изпускане на въздух поради трансформация на ландшафта в тропическите и екваториалните зони, деградация на почвата 1,6±1,0

Абсорбция от различни резервоари

(3) Натрупване в атмосферата 3,3±0,2

(4) Натрупване от Световния океан 2,0±0,8

(5) Натрупване в биомаса Северното полукълбо 0,5±0,5

(6) Остатъчен член на баланса, обяснено с поглъщането на CO2 от земните екосистеми (торене и т.н.) = (1+2)-(3+4+5)=1,3±1,5

Увеличаването на концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата трябва да стимулира процеса на фотосинтеза. Това е така нареченото торене, поради което според някои оценки продуктите органична материяможе да се увеличи с 20-40% при два пъти по-висока от текущата концентрация на въглероден диоксид.

Метан (CH4) - 19% от общата стойност на парниковите газове (от 1995 г.). Метанът се произвежда в анаеробни условия като различни видове естествени блата, сезонни и вечно замръзнали слоеве, оризови плантации, сметища, а също и в резултат на дейността на преживни животни и термити. Оценките показват, че около 20% от общите емисии на метан са свързани с технологии за изкопаеми горива (изгаряне на гориво, емисии от въглищни мини, добив и разпределение на природен газ).

газ, рафиниране на нефт). Като цяло антропогенната дейност осигурява 60–80% от общите емисии на метан в атмосферата. Метанът е нестабилен в атмосферата. Той се отстранява от него поради взаимодействие с хидроксилния йон (OH) в тропосферата. Въпреки този процес, концентрацията на метан в атмосферата се е удвоила в сравнение с прединдустриалните времена и продължава да расте с около 0,8% годишно.

Повишаването на температурата и увеличаването на влажността (т.е. продължителността на територията при анаеробни условия) допълнително увеличават емисиите на метан. Този герой-

положителен пример обратна връзка. Обратно, намаляване на нивото подземни водипоради ниската влажност трябва да доведе до намаляване на емисиите на метан (отрицателна обратна връзка).

сегашна роля азотен оксид (N2O)в общия парников ефект е само около 6%. Увеличава се и концентрацията на азотен оксид в атмосферата. Предполага се, че неговите антропогенни източници са приблизително половината от естествените. Източници на антропогенен азотен оксид са селското стопанство (особено тропическите пасища), изгарянето на биомаса и азотсъдържащата промишленост. Неговият относителен парников потенциал (290 пъти

над потенциала на въглеродния диоксид) и типичният живот в атмосферата (120 години) са значителни, компенсирайки ниската му концентрация.

Хлорфлуорвъглероди (CFC)- Това са вещества, синтезирани от човека и съдържащи хлор, флуор и бром. Те имат много силен относителен парников потенциал и значителен живот в атмосферата. Крайната им роля в парниковия ефект е 7%. Производството на хлорфлуорвъглеводороди в света понастоящем се контролира от международни споразумения за защита на озоновия слой, включително разпоредба за постепенно намаляване на производството на тези вещества, замяната им с по-малко озоноразрушаващи, с последващо пълно спиране. В резултат на това концентрацията на фреони в атмосферата започва да намалява.

Озон (O3)е важен парников газ, открит както в стратосферата, така и в тропосферата. Той влияе както на късовълновата, така и на дълговълновата радиация, поради което крайната посока и големина на приноса му към радиационния баланс до голяма степен зависят от вертикалното разпределение на озона, особено на нивото на тропопаузата. Оценките показват положителен резултат от +0,4 вата/м2.

Въведение

1. Парников ефект: исторически контекст и причини

1.1. Историческа информация

1.2. причини

2. Парников ефект: механизъм на образуване, усилване

2.1. Механизмът на парниковия ефект и неговата роля в биосферата

процеси

2.2. Засилващ се парников ефект в индустриалната епоха

3. Последици от засиления парников ефект

Заключение

Списък на използваната литература

Въведение

Основният източник на енергия, който поддържа живота на Земята, е слънчевата радиация - електромагнитно излъчванеСлънцето прониква в земната атмосфера. Слънчевата енергия също поддържа всичко атмосферни процеси, които определят смяната на сезоните: пролет-лято-есен-зима, както и промените в метеорологичните условия.

Около половината слънчева енергия идва от видима частспектър, който възприемаме като слънчева светлина. Тази радиация преминава достатъчно свободно през земната атмосфера и се абсорбира от повърхността на сушата и океаните, като ги нагрява. Но в крайна сметка слънчевата радиация идва на Земята всеки ден в продължение на много хилядолетия, защо в този случай Земята не се прегрява и не се превръща в малко Слънце?

Факт е, че и земята, и водната повърхност, и атмосферата от своя страна също излъчват енергия, само че в малко по-различна форма - като невидимо инфрачервено или топлинно излъчване.

Достатъчно средно дълго времеТолкова енергия отива в космоса под формата на инфрачервено лъчение, колкото влиза под формата на слънчева светлина. Така се установява топлинното равновесие на нашата планета. Целият въпрос е при каква температура ще се установи това равновесие. Ако нямаше атмосфера, средната температура на Земята щеше да бъде -23 градуса. Защитно действиеатмосфера, която поглъща част от инфрачервеното лъчение на земната повърхност, води до факта, че реално тази температура е +15 градуса. Повишаването на температурата е следствие от парниковия ефект в атмосферата, който се засилва с увеличаване на количеството въглероден диоксид и водни пари в атмосферата. Тези газове абсорбират инфрачервеното лъчение най-добре от всички.

През последните десетилетия концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата нараства все повече и повече. Това е така, защото; че обемите на изгаряне на изкопаеми горива и дърва се увеличават всяка година. В резултат на това средната температура на въздуха в близост до земната повърхност се повишава с около 0,5 градуса на век. Ако сегашната скорост на изгаряне на горивото, а оттам и нарастването на концентрацията на парникови газове, продължи и в бъдеще, то според някои прогнози през следващия век се очаква още по-голямо затопляне на климата.

1. Парников ефект: исторически контекст и причини

1.1. Историческа информация

Идеята за механизма на парниковия ефект е заявена за първи път през 1827 г. от Джоузеф Фурие в статията "Бележка за температурите на земното кълбо и други планети", в която той разглежда различни механизми за формиране на климата на Земята, докато той счита за фактори, влияещи върху общия топлинен баланс на Земята (нагряване от слънчева радиация, охлаждане от радиация, вътрешна топлинаЗемята), както и фактори, влияещи върху преноса на топлина и температурите на климатичните зони (топлопроводимост, атмосферна и океанска циркулация).

Разглеждайки влиянието на атмосферата върху радиационния баланс, Фурие анализира експеримента на г-н дьо Сосюр с почернял отвътре съд, покрит със стъкло. Де Сосюр измерва температурната разлика между вътрешната и външната страна на такъв съд, изложен на пряка слънчева светлина. Фурие обяснява повишаването на температурата вътре в такава "мини-оранжерия" в сравнение с външната температура чрез действието на два фактора: блокиране на конвективния пренос на топлина (стъклото предотвратява изтичането на нагрят въздух отвътре и притока на хладен въздух отвън) ) и различната прозрачност на стъклото във видимия и инфрачервения диапазон.

Именно последният фактор в по-късната литература получава името на парниковия ефект - поглъщайки видимата светлина, повърхността се нагрява и излъчва топлинни (инфрачервени) лъчи; Тъй като стъклото е прозрачно за видимата светлина и почти непрозрачно за топлинното излъчване, натрупването на топлина води до такова повишаване на температурата, при което броят на топлинните лъчи, преминаващи през стъклото, е достатъчен за установяване на топлинно равновесие.

Фурие постулира, че оптичните свойства на земната атмосфера са подобни на оптичните свойства на стъклото, тоест неговата прозрачност в инфрачервения диапазон е по-ниска от прозрачността в оптичния диапазон.

1.2. причини

Същността на парниковия ефект е следната: Земята получава енергия от Слънцето, главно във видимата част на спектъра, а самата излъчва основно инфрачервени лъчи в открития космос.

Въпреки това, много газове, съдържащи се в неговата атмосфера - водна пара, CO2, метан, азотен оксид и др. - са прозрачни за видимите лъчи, но активно абсорбират инфрачервените лъчи, като по този начин задържат част от топлината в атмосферата.

През последните десетилетия съдържанието на парникови газове в атмосферата се е увеличило драстично. Появиха се и нови, несъществуващи досега вещества с "парников" спектър на поглъщане - предимно флуоровъглероди.

Газовете, които причиняват парниковия ефект, не са само въглероден диоксид (CO2). Те също така включват метан (CH4), азотен оксид (N2O), флуоровъглеводороди (HFC), перфлуоровъглероди (PFC), серен хексафлуорид (SF6). Въпреки това, изгарянето на въглеводородни горива, придружено от отделянето на CO2, се счита за основна причина за замърсяване.

Причината за бързото нарастване на парниковите газове е очевидна - сега човечеството изгаря толкова изкопаеми горива за един ден, колкото се е образувало в продължение на хиляди години по време на образуването на петролни, въглищни и газови находища. От този "тласък" климатичната система излезе от "баланс" и виждаме Повече ▼вторични негативни явления: особено горещи дни, суши, наводнения, внезапни промени във времето и това е, което причинява най-големи щети.

Изследователите прогнозират, че ако не се направи нищо, глобалните емисии на CO2 ще се учетворят през следващите 125 години. Но не трябва да забравяме, че значителна част от бъдещите източници на замърсяване все още не са изградени. През последните сто години температурата в северното полукълбо се е повишила с 0,6 градуса. Прогнозираното повишаване на температурата през следващия век ще бъде между 1,5 и 5,8 градуса. Най-вероятният вариант е 2,5-3 градуса.

Изменението на климата обаче не е свързано само с повишаване на температурите. Промените се отнасят и за други климатични явления. Не само силните горещини, но и силните внезапни студове, наводнения, кални потоци, торнадо, урагани се обясняват с ефектите от глобалното затопляне. Климатичната система е твърде сложна, за да се очакват еднакви и еднакви промени във всички части на планетата. И учените виждат основната опасност днес именно в нарастването на отклоненията от средните стойности - значителни и чести температурни колебания.

2. Парников ефект: механизъм, усилване

2.1 Механизмът на парниковия ефект и неговата роля в биосферните процеси

Основният източник на живота и всички природни процеси на Земята е лъчистата енергия на Слънцето. Енергия слънчева радиацияот всички дължини на вълните, достигащи до нашата планета за единица време на единица площ, перпендикулярна на слънчевите лъчи, се нарича слънчева константа и е 1,4 kJ/cm2. Това е само една двумилиардна от енергията, излъчвана от повърхността на Слънцето. От общото количество слънчева енергия, постъпваща на Земята, атмосферата поглъща -20%. Приблизително 34% от енергията, проникваща дълбоко в атмосферата и достигаща земната повърхност, се отразява от облаците на атмосферата, аерозолите в нея и самата земна повърхност. Така -46% от слънчевата енергия достига до земната повърхност и се поглъща от нея. От своя страна повърхността на земята и водата излъчва дълговълнова инфрачервена (топлинна) радиация, която частично отива в космоса и частично остава в атмосферата, задържайки се в съставните си газове и нагрявайки повърхностните слоеве на въздуха. Тази изолация на Земята от космоса създава благоприятни условия за развитието на живи организми.

Естеството на парниковия ефект на атмосферите се дължи на тяхната различна прозрачност във видимия и далечния инфрачервен диапазон. Диапазонът на дължината на вълната 400-1500 nm (видима светлина и близката инфрачервена) представлява 75% от енергията слънчева радиация, повечето газове не абсорбират в този диапазон; Релеевото разсейване в газовете и разсейването върху атмосферни аерозоли не пречат на радиацията с тези дължини на вълната да проникне в дълбините на атмосферата и да достигне повърхността на планетите. Слънчевата светлина се абсорбира от повърхността на планетата и нейната атмосфера (особено радиацията в близките UV и IR области) и ги нагрява. Нагрятата повърхност на планетата и атмосферата излъчват в далечния инфрачервен диапазон: например, в случая на Земята (), 75% от топлинното излъчване попада в диапазона от 7,8-28 микрона, за Венера - 3,3-12 микрона .

Атмосферата, съдържаща газове, които поглъщат в тази област на спектъра (т.нар. парникови газове - H2O, CO2, CH4 и др.), е по същество непрозрачна за такова излъчване, насочено от нейната повърхност към космическото пространство, тоест има голямо оптична дебелина.Поради тази непрозрачност атмосферата става добър топлоизолатор, което от своя страна води до факта, че повторното излъчване на погълнатата слънчева енергия в открития космос става в горните студени слоеве на атмосферата. В резултат на това ефективната температура на Земята като радиатор се оказва по-ниска от температурата на нейната повърхност.

Така забавеното топлинно излъчване, идващо от земната повърхност (като филм върху оранжерия), получи фигуративното наименование парников ефект. Газовете, които улавят топлинното излъчване и предотвратяват изтичането на топлина в космоса, се наричат парникови газове. Поради парниковия ефект средната годишна температура на повърхността на Земята през последното хилядолетие е около 15°C. Без парниковия ефект тази температура би паднала до -18°C и съществуването на живот на Земята би станало невъзможно. Основният парников газ в атмосферата е водната пара, която блокира 60% от топлинното излъчване на Земята. Съдържанието на водна пара в атмосферата се определя от планетарния воден цикъл и (при силни колебания на ширината и надморската височина) е почти постоянно. Приблизително 40% от топлинната радиация на Земята се улавя от други парникови газове, включително повече от 20% от въглероден диоксид. Основен естествени извори CO2 в атмосферата - вулканични изригвания и естествени горски пожари. В зората на геобиохимичната еволюция на Земята въглеродният диоксид навлиза в Световния океан чрез подводни вулкани, насища го и се освобождава в атмосферата. Все още няма точни оценки за количеството CO2 в атмосферата в ранните етапи на нейното развитие. Въз основа на резултатите от анализа на базалтови скали на подводни хребети в Тихия и Атлантическия океан, американският геохимик Д. Маре заключава, че съдържанието на CO2 в атмосферата през първите милиарди години от нейното съществуване е хиляда пъти по-голямо от сегашното - около 39%. Тогава температурата на въздуха в повърхностния слой достигна почти 100°C, а температурата на водата в океаните се доближи до точката на кипене („суперпарников“ ефект). С появата на фотосинтезиращи организми и химичните процеси на свързване на въглероден диоксид започва да действа мощен механизъм за отстраняване на CO2 от атмосферата и океана в седиментни скали. Парниковият ефект започва постепенно да намалява, докато се достигне равновесието в биосферата, настъпило преди началото на ерата на индустриализацията и което съответства на минималното съдържание на въглероден диоксид в атмосферата - 0,03%. При отсъствието на антропогенни емисии въглеродният цикъл на земната и водната биота, хидросферата, литосферата и атмосферата е в равновесие. Изпускането на въглероден диоксид в атмосферата поради вулканична дейност се оценява на 175 милиона тона годишно. Валежите под формата на карбонати свързват около 100 млн. т. Океанският запас от въглерод е голям - той е 80 пъти по-голям от атмосферния. Три пъти повече, отколкото в атмосферата, въглеродът е концентриран в биотата и с увеличаване на CO2 продуктивността на земната растителност се увеличава.

Веднъж Филип дьо Сосюр направи експеримент: той изложи чаша, покрита с капак, на слънце, след което измери температурата вътре в чашата и отвън. Температурата вътре и вън беше различна - в затворена чаша беше малко по-топло. Малко по-късно, през 1827 г., физикът Джоузеф Фурие изказва хипотезата, че стъклото на перваза на прозореца може да послужи като модел на нашата планета – същото се случва и под слоевете на атмосферата.

И той се оказа прав, сега всеки ученик поне веднъж е чувал термина "парников ефект", това е, което се случва със Земята сега, какво се случва с нас сега. Проблемът с парниковия ефект е един от глобалните екологични проблеми, който може да доведе до катастрофални щети на нашата планета, нейната флора и фауна. Защо парниковият ефект е опасен? Какви са неговите причини и последствия? Има ли начини за решаване на този проблем?

Определение

Парников ефект - повишаване на температурата на повърхността на земята и въздуха, което води до промени в климата. как става това

Представете си, че сме в една и съща чаша на перваза на прозореца в лабораторията на Филип дьо Сосюр. Навън времето е топло, слънчевите лъчи, падащи върху стъклото, проникват през стъклото, нагрявайки дъното му. Той от своя страна отдава абсорбираната енергия под формата на инфрачервено лъчение на въздуха вътре в стъклото, като по този начин го нагрява. Инфрачервеното лъчение не може да премине обратно през стените, оставяйки топлина вътре. Температурата вътре в чашата се повишава и ни става горещо.

В случая с мащаба на планетата Земя всичко работи малко по-сложно, като се има предвид, че вместо стъкло имаме слоеве на атмосферата и заедно с слънчеви лъчиПарниковият ефект се създава от много други фактори.

Причини за парниковия ефект

Човешката дейност е един от основните фактори за формирането на парниковия ефект. Трябва да се отбележи, че парниковият ефект е съществувал преди няколко века технически и индустриален прогресно сам по себе си не представлява заплаха. Въпреки това, със замърсяването на въздуха от фабриките, емисиите вредни вещества, както и изгарянето на въглища, нефт и газ, ситуацията се влоши. Въглеродният диоксид и други опасни съединения, образувани в същото време, допринасят не само за растежа на онкологичните заболявания сред населението, но и за повишаване на температурата на въздуха.

Автомобили и камиони също допринасят за коктейла от вредни вещества, изпускани във въздуха, като по този начин засилват парниковия ефект.

пренаселеносткара машината на потреблението и търсенето да работи по-продуктивно: отварят се нови фабрики, животновъдни ферми, произвеждат се повече автомобили, увеличавайки натиска върху атмосферата стотици пъти. Самата природа ни предлага едно от решенията - безкрайни горски пространства, които могат да пречистят въздуха и да намалят нивото на въглероден диоксид в атмосферата. Въпреки това, човек в големи количества изсича гори.

В селскостопанския отрасъл, в по-голямата част от случаите, химически торове, допринасящи за отделянето на азот – един от парниковите газове. Има биологично земеделие, за което можете да прочетете тук. Той е абсолютно безвреден за земната атмосфера, тъй като използва само естествени торове, но за съжаление процентът на такива ферми е изключително малък, за да „покрие“ с дейността си неекологичните земеделски стопанства.

В същото време огромните сметища допринасят за увеличаването на парниковите газове, където боклукът понякога се запалва спонтанно или гние много дълго време, освобождавайки същите парникови газове.

Последици от парниковия ефект

Неестественото повишаване на температурата води до промяна в климата на района и следователно до изчезването на много представители на флората и фауната, които не са адаптирани към този климат. един екологичен проблемпоражда друго – видово изчерпване.

Освен това, намирайки се в условията на "парна баня", ледниците са колосални "депозити" на прясна вода! - бавно, но сигурно се стопява. Поради това нивото на Световния океан ще се повиши, което означава, че ще наводни крайбрежните райони и площта на сушата ще намалее.

Някои еколози прогнозират, че нивото на Морския океан, напротив, ще намалее и след 200 години. Той ще започне да изсъхва бавно под въздействието на висока температура. Ще се повиши не само температурата на въздуха, но и температурата на водата, което означава, че няма да оцелеят много организми, чиято жизнена система е толкова фино организирана, че падането на температурата с 1-2 градуса е фатално за нея. Например, цели коралови рифове вече умират, превръщайки се в купища мъртви отлагания.

Не трябва да се пренебрегва въздействието върху човешкото здраве. Повишаването на температурата на въздуха допринася за активното разпространение на такива животозастрашаващи вируси като ебола, сънна болест, птичи грип, жълта треска, туберкулоза и др. Ще се увеличи смъртността от дехидратация и топлинен удар.

Решения

Въпреки факта, че проблемът е глобален, неговото решение се крие в няколко прости действия. Трудността е, че възможно най-много хора трябва да ги изпълняват.

6. Да възпитава роднини, приятели и познати, да възпитава у децата потребност да се грижат за природата. В крайна сметка всеки проблем може да бъде решен чрез съвместни действия.

Парниковият ефект, който се утежни по редица обективни причини, придоби негативни последици за екологията на планетата. Научете повече за това какво представлява парниковият ефект, какви са причините и начините за решаване на възникналите екологични проблеми.

Парников ефект: причини и последствия

Първото споменаване на природата на парниковия ефект се появява през 1827 г. в статия на физика Жан Батист Джоузеф Фурие. Неговата работа се основава на опита на швейцареца Николас Теодор дьо Сосюр, който измерва температурата в буркан със затъмнено стъкло, когато е изложен на слънчева светлина. Ученият установил, че температурата вътре е по-висока поради факта, че топлинната енергия не може да премине през мътното стъкло.

Използвайки този опит като пример, Фурие описва, че не цялата слънчева енергия, достигаща повърхността на Земята, се отразява в космоса. Парниковият газ улавя част от топлинната енергия в ниските слоеве на атмосферата. Състои се от:

карбонова киселина;
метан;
озон;
водна пара.

Какво представлява парниковият ефект? Това е повишаване на температурата на долните слоеве на атмосферата поради натрупването на топлинна енергия, която задържат парниковите газове. Атмосферата на Земята (долните й слоеве) поради газовете се оказва доста плътна и не преминава в космоса Термална енергия. В резултат на това земната повърхност се затопля.

Към 2005 г. средната годишна температура на земната повърхност се е повишила с 0,74 градуса през последния век. През следващите години се очаква да се повишава бързо с 0,2 градуса на десетилетие. Това е необратим процес на глобално затопляне. Ако динамиката продължи, след 300 години ще има непоправими промени в околната среда. Следователно човечеството е заплашено от изчезване.

Учените наричат такива причини за глобалното затопляне като:

голяма промишлена човешка дейност. Води до увеличаване на емисиите на газове в атмосферата, което променя нейния състав и води до увеличаване на съдържанието на прах;

изгаряне на изкопаеми горива (нефт, въглища, газ) в топлоелектрически централи, в автомобилни двигатели. В резултат на това се увеличават емисиите на въглероден диоксид. Освен това расте интензивността на потреблението на енергия – при нарастване на населението на света с 2% годишно нуждата от енергия нараства с 5%;
бързо развитие на селското стопанство. Резултатът е увеличаване на емисиите на метан в атмосферата (прекомерно производство на органични торове в резултат на гниене, емисии от инсталации за биогаз, увеличаване на количеството биологични отпадъци от отглеждане на добитък/птици);
увеличаване на броя на сметищата, поради което емисиите на метан нарастват;
обезлесяване. Забавя усвояването на въглероден диоксид от атмосферата.

Последиците от глобалното затопляне са чудовищни за човечеството и живота на планетата като цяло. И така, парниковият ефект и неговите последствия предизвикват верижна реакция. Вижте сами:

1. Най-големият проблем е, че поради покачващите се температури повърхността на Земята започва да се топи полярен ледкоето води до повишаване на морското равнище.

2. Това ще доведе до наводняване на плодородните земи в долините.

3. Наводненията на големи градове (Санкт Петербург, Ню Йорк) и цели държави (Холандия) ще доведат до социални проблеми, свързани с необходимостта от преместване на хора. В резултат на това са възможни конфликти и безредици.

4. Поради затоплянето на атмосферата периодът на топене на снеговете се намалява: те се топят по-бързо и сезонните дъждове завършват по-бързо. В резултат на това броят на сухите дни се увеличава. Според експертите при повишаване на средната годишна температура с един градус около 200 милиона хектара гори ще се превърнат в степи.

5. Поради намаляването на броя на зелените площи, преработката на въглероден диоксид в резултат на фотосинтезата ще намалее. Парниковият ефект ще се засили и глобалното затопляне ще се ускори.

6. Поради нагряването на земната повърхност ще се увеличи изпарението на водата, което ще увеличи парниковия ефект.

7. Поради повишаването на температурата на водата и въздуха ще има заплаха за живота на редица живи същества.

8. Поради топенето на ледниците и покачването на нивото на Световния океан сезонните граници ще се изместят, ще зачестят климатичните аномалии (бури, урагани, цунами).

9. Повишаването на температурата на земната повърхност ще има отрицателно въздействие върху човешкото здраве и освен това ще провокира развитието на епидемиологични ситуации, свързани с развитието на опасни инфекциозни заболявания.

Парников ефект: начини за решаване на проблема

Глобалните екологични проблеми, свързани с парниковия ефект, могат да бъдат предотвратени. За да направи това, човечеството трябва координирано да елиминира причините за глобалното затопляне.

Какво трябва да се направи първо:

Намалете количеството емисии в атмосферата. Това може да се постигне, ако навсякъде се пуснат в експлоатация по-екологични съоръжения и механизми, монтират се филтри и катализатори; въвеждане на "зелени" технологии и процеси.
Намалете консумацията на енергия. За да направите това, ще е необходимо да преминете към производството на по-малко енергоемки продукти; повишаване на ефективността на електроцентралите; да се включат програми за термомодернизация на жилищата, да се въведат технологии, повишаващи енергийната ефективност.
Променете структурата на енергийните източници. Увеличаване на общото количество генерирана енергия делът, получен от алтернативни източници(слънце, вятър, вода, температура на земята). Намалете използването на изкопаеми енергийни източници.
Разработване на екологични и нисковъглеродни технологии в селско стопанствои индустрията.
Увеличете използването на рециклирани суровини.
Възстановяване на горите, ефективно справяне с горски пожариза увеличаване на площта на зелените площи.

Начините за решаване на проблемите, възникнали поради парниковия ефект, са известни на всички. Човечеството трябва да осъзнае до какво водят неговите непоследователни действия, да оцени мащаба на предстоящата катастрофа и да участва в спасяването на планетата!