O efeito estufa é o acúmulo de que tipo de gás. Efeito estufa: causas e soluções

A civilização moderna tem uma forte influência sobre a natureza. Geralmente negativo. drenagem de pântanos e descarga constante em ar atmosférico um grande número de substâncias nocivas - esta não é uma lista completa das "virtudes" da humanidade. Muitos acreditam que o efeito estufa pertence à mesma categoria. É realmente assim?

Referência histórica

Aliás, quem foi o autor? efeito estufa(ou seja, aqueles que descobriram esse fenômeno)? Quem primeiro descreveu esse processo e falou sobre seu impacto na ambiente? Uma ideia semelhante apareceu no distante 1827. Autor artigo científico foi Joseph Fourier. Em seu trabalho, ele descreveu os mecanismos de formação do clima em nosso planeta.

O incomum desse trabalho para a época era que Fourier considerava a temperatura e as características climáticas de diferentes zonas da Terra. Este é o autor do efeito estufa, que pela primeira vez conseguiu explicar o experimento de Saussure.

experiência de Saussure

Para verificar suas conclusões, o cientista usou a experiência de M. de Saussure, que usa um recipiente coberto de fuligem por dentro, cujo gargalo é fechado com vidro. De Saussure montou um experimento durante o qual mediu constantemente a temperatura dentro e fora do frasco. Claro, aumentou constantemente precisamente no volume interno. Fourier foi o primeiro a explicar esse fenômeno pela ação combinada de dois fatores ao mesmo tempo: o bloqueio da transferência de calor e a diferente permeabilidade das paredes do recipiente para raios de luz com diferentes comprimentos de onda.

Seu mecanismo é bastante simples: quando aquecido, a temperatura da superfície aumenta, a luz visível é absorvida e o calor começa a irradiar. Como o material transmite perfeitamente a luz visível, mas praticamente não conduz calor, este se acumula no volume interno do vaso. Como você pode ver, o mecanismo do efeito estufa pode ser facilmente comprovado por qualquer pessoa que estudou o curso padrão de física na escola. O fenômeno é bastante simples, mas quantos problemas ele traz ao nosso planeta!

O surgimento do termo

Vale saber que Joseph Fourier é o autor do efeito estufa em termos de sua descrição inicial na literatura. Mas quem cunhou o próprio termo? Infelizmente, nunca obteremos uma resposta para essa pergunta. Na literatura posterior, o fenômeno descoberto por Fourier recebeu seu nome moderno. Hoje, todo ecologista conhece o termo "efeito estufa".

Mas a principal descoberta de Fourier foi a comprovação da identidade factual da atmosfera da Terra e do vidro comum. Simplificando, a atmosfera do nosso planeta é perfeitamente permeável ao visível radiação de luz, mas não passa bem na faixa do infravermelho. Tendo acumulado calor, a Terra praticamente não o dá. Esse é o autor do efeito estufa. Mas por que esse efeito ocorre?

Sim, descrevemos o mecanismo primitivo de sua aparência, mas Ciência moderna foi capaz de provar que condições normais Os raios infravermelhos ainda estão bastante livres para ir além da atmosfera planetária. Como é que os mecanismos naturais de regulação " estação de aquecimento" falhar?

Causas

Em geral, nós os descrevemos com detalhes suficientes no início de nosso artigo. Os seguintes fatores contribuem para esse fenômeno:

Queima constante e excessiva de combustíveis fósseis.
Todos os anos, mais e mais gases industriais entram na atmosfera do planeta.
As florestas são constantemente derrubadas, suas áreas são reduzidas devido a incêndios e degradação da camada de solo.
Fermentação anaeróbica, liberação de metano do fundo dos oceanos.

Você deve saber que os principais "culpados" que acionam o mecanismo do efeito estufa são os cinco gases a seguir:

Monóxido de carbono bivalente, também conhecido como dióxido de carbono. O efeito estufa é 50% garantido justamente às suas custas.
Compostos de carbono de cloro e flúor (25%).
(8%). Gás tóxico, resíduo típico de indústrias químicas e metalúrgicas mal equipadas.
Ozônio ao nível do solo (7%). Apesar de seu papel crucial na proteção da Terra da radiação ultravioleta excessiva, ele pode ajudar a reter o calor em sua superfície.
Aproximadamente 10% de metano.

Onde esses gases entram na atmosfera? Qual é a ação deles?

- é ele em grandes volumes entra na atmosfera quando os humanos queimam combustíveis fósseis. Aproximadamente um terço de seu excesso (acima do natural) se deve ao fato de o homem destruir intensamente as florestas. O processo constantemente acelerado de desertificação de terras férteis desempenha a mesma função.

Tudo isso significa menos vegetação que pode absorver eficientemente o dióxido de carbono, que em muitos aspectos estimula o efeito estufa. As causas e consequências desse fenômeno estão interligadas: a cada ano, o volume de monóxido de carbono divalente lançado na atmosfera aumenta em cerca de 0,5%, o que estimula tanto o acúmulo de excesso de calor quanto a degradação da cobertura vegetal da superfície do planeta.

- Clorofluorcarbonetos. Como já dissemos, esses compostos fornecem um efeito estufa de 25%. As causas e consequências desse fenômeno vêm sendo estudadas há muito tempo. Eles aparecem na atmosfera devido a produção industrial, especialmente desatualizado. Os refrigerantes perigosos e tóxicos contêm essas substâncias em grandes quantidades e as medidas para evitar seu vazamento claramente não fornecem o resultado esperado. As consequências de sua aparência são ainda piores:

Em primeiro lugar, são extremamente venenosos para humanos e animais, e para a flora, a proximidade com compostos de flúor e cloro não é muito útil.
Em segundo lugar, essas substâncias podem acelerar significativamente o desenvolvimento do efeito estufa.
Em terceiro lugar, eles destroem o que protege nosso planeta da radiação ultravioleta agressiva.

- Metano. Um dos gases mais importantes, cujo aumento do teor na atmosfera implica o termo "efeito estufa". Precisa saber disso por apenas cem anos recentes seu volume na atmosfera do planeta dobrou. Em princípio, a maior parte vem de fontes completamente naturais:

Na ásia.
Complexos animais.
Sistemas de tratamento de águas residuais domésticas em grandes aglomerados populacionais.
Com apodrecimento e decomposição de matéria orgânica nas profundezas dos pântanos, em lixões.

Há evidências de que as emissões de quantidades consideráveis de metano vêm das profundezas dos oceanos. Talvez esse fenômeno seja explicado pela atividade vital de grandes colônias de bactérias, para as quais o metano é o principal subproduto do metabolismo.

É necessário enfatizar especialmente a "contribuição" para o desenvolvimento do efeito estufa por parte das empresas petrolíferas: uma quantidade considerável desse gás é lançada na atmosfera como subproduto. Além disso, o filme cada vez maior de derivados de petróleo na superfície do Oceano Mundial também contribui para a decomposição acelerada da matéria orgânica, que é acompanhada por emissões de metano.

- Óxido nítrico. Em grandes volumes é formado no decorrer de muitas produções químicas. É perigoso não apenas pela participação mais ativa no mecanismo de efeito estufa. O fato é que, quando combinada com a água atmosférica, essa substância forma um verdadeiro ácido nítrico, mesmo que em concentração fraca. É daqui que se originam tudo o que afeta extremamente negativamente a saúde das pessoas.

Cenários Teóricos de Perturbações Climáticas Globais

Então, quais são as implicações globais do efeito estufa? É difícil dizer isso com certeza, já que os cientistas ainda estão longe de uma conclusão inequívoca. Atualmente, existem vários cenários ao mesmo tempo. Para desenvolver modelos de computador, muitos fatores diferentes são levados em consideração que podem acelerar ou retardar o desenvolvimento do efeito estufa. Vejamos os catalisadores desse processo:

A liberação dos gases descritos acima devido a atividades feitas pelo homem.
Emissão de CO 2 devido à decomposição térmica de hidrocarbonetos naturais. É interessante saber que a crosta do nosso planeta contém dióxido de carbono 50.000 vezes mais do que no espaço aéreo. Claro, nós estamos falando sobre o monóxido de carbono ligado quimicamente.
Como as principais consequências do efeito estufa são o aumento da temperatura da água e do ar na superfície do planeta, a evaporação da umidade da superfície dos mares e oceanos está aumentando. Como consequência, a permeabilidade da atmosfera à radiação infravermelha é ainda mais degradada.
Os oceanos contêm cerca de 140 trilhões de toneladas de dióxido de carbono, que, à medida que a temperatura da água aumenta, também começa a ser lançado de forma intensa na atmosfera, contribuindo para um desenvolvimento mais dinâmico do processo de efeito estufa.
A queda na refletividade do planeta, que leva a um acúmulo acelerado de calor por sua atmosfera. A desertificação também contribui para isso.

Que fatores retardam o desenvolvimento do efeito estufa?

Supõe-se que a principal corrente quente - a Corrente do Golfo - esteja constantemente desacelerando. No futuro, isso causará uma diminuição significativa da temperatura, o que diminuirá o efeito do acúmulo de gases de efeito estufa. Além disso, para cada grau de aquecimento global, a área de cobertura de nuvens em todo o território do planeta aumenta em aproximadamente 0,5%, o que contribui para uma diminuição significativa na quantidade de calor que a Terra recebe do espaço.

Observação: a essência do efeito estufa é aumentar a temperatura geral superfície da Terra. Claro, não há nada de bom nisso, mas são os fatores acima que muitas vezes contribuem para mitigar as consequências desse fenômeno. Em princípio, é por isso que muitos cientistas acreditam que o próprio tema do aquecimento global pertence à categoria de fenômenos completamente naturais que ocorreram regularmente ao longo da história da Terra.

Quanto maior a taxa de evaporação, maior a precipitação anual. Isso causa tanto a restauração dos pântanos quanto o crescimento acelerado da flora, responsável por utilizar o excesso de dióxido de carbono na atmosfera do planeta. Supõe-se também que o aumento da quantidade de precipitação no futuro contribuirá para uma expansão significativa da área de mares tropicais rasos.

Os corais que vivem neles são os usuários mais importantes do dióxido de carbono. Estando quimicamente ligado, ele vai construir seu esqueleto. Por fim, se a humanidade reduzir pelo menos um pouco a taxa de desmatamento, sua área se recuperará rapidamente, pois o mesmo dióxido de carbono é um excelente estimulante para a disseminação de plantas. Então, quais são as possíveis consequências do efeito estufa?

Os principais cenários para o futuro do nosso planeta

No primeiro caso, os cientistas assumem que o aquecimento global ocorrerá lentamente. E esse ponto de vista tem muitos apoiadores. Eles acreditam que o Oceano Mundial, que é um gigante acumulador de energia, será capaz de absorver o excesso de calor por muito tempo. Pode levar mais de um milênio até que o clima do planeta realmente mude radicalmente.

O segundo grupo de estudiosos, por outro lado, favorece relativamente opção rápida mudança catastrófica. Este problema do efeito estufa é atualmente muito popular, é discutido em quase todos os congressos científicos. Infelizmente, não há evidências suficientes para essa teoria. Acredita-se que nos últimos cem anos, a concentração de dióxido de carbono aumentou pelo menos 20-24%, e a quantidade de metano na atmosfera aumentou 100%. No cenário mais pessimista, acredita-se que a temperatura do planeta até o final deste século pode subir um recorde de 6,4 ° C.

Assim, neste caso, o efeito estufa na atmosfera da Terra simplesmente trará a morte a todos os moradores das áreas costeiras.

Um aumento acentuado no nível do Oceano Mundial

O fato é que tais anomalias de temperatura estão repletas de um aumento extremamente acentuado e praticamente imprevisível no nível do Oceano Mundial. Então, de 1995 a 2005. esse número era de 4 cm, embora os cientistas competissem entre si para não esperar um aumento acima de alguns centímetros. Se tudo continuar no mesmo ritmo, até o final do século 21, o nível do Oceano Mundial estará pelo menos 88-100 cm acima da norma atual. Enquanto isso, cerca de 100 milhões de pessoas em nosso planeta vivem a cerca de 87-88 cm acima do nível do mar.

Reduzindo a refletividade da superfície do planeta

Quando escrevemos sobre o que é o efeito estufa, o artigo menciona repetidamente que ele estimula uma diminuição ainda maior da refletividade da superfície da Terra, facilitada pelo desmatamento e pela desertificação.

Muitos cientistas testemunham que a calota de gelo nos pólos pode reduzir a temperatura geral do planeta em pelo menos dois graus, e o gelo que cobre a superfície das águas polares inibe muito o processo de emissão de dióxido de carbono e metano na atmosfera. Além disso, não há vapor de água na região das calotas polares, o que estimula significativamente o efeito estufa global.

Tudo isso afetará tanto o ciclo mundial da água que a frequência dos tornados, monstruosos em seu poder destrutivo de furacões e tornados, aumentará várias vezes, o que tornará praticamente impossível a vida das pessoas, mesmo naqueles territórios muito distantes da costa dos oceanos. Infelizmente, a redistribuição da água levará ao fenômeno oposto. Hoje, as secas são um problema para 10% do globo e, no futuro, o número dessas regiões pode crescer para 35-40% ao mesmo tempo. Esta é uma perspectiva triste para a humanidade.

Para o nosso país, a previsão neste caso é muito mais favorável. Os climatologistas acreditam que a maior parte do território da Rússia será bastante adequada para a agricultura normal, o clima ficará muito mais ameno. Claro, a maioria das áreas costeiras (e temos muitas delas) simplesmente serão inundadas.

O terceiro cenário assume que período curto o aumento da temperatura será substituído pelo resfriamento global. Já falamos sobre a desaceleração da Corrente do Golfo, sobre as consequências. Imagine que esta corrente quente pare completamente... Claro, as coisas não chegarão aos eventos descritos no filme "O Dia Depois de Amanhã", mas o planeta com certeza ficará muito mais frio. Não por muito tempo, no entanto.

Alguns matemáticos aderem à teoria (simulada, é claro), segundo a qual o efeito estufa na Terra levará ao fato de que por 20 a 30 anos o clima na Europa não ficará mais quente do que em nosso país. Eles também sugerem que, depois disso, o aquecimento continuará, cujo cenário é descrito na segunda opção.

Conclusão

Fosse o que fosse, mas não há muito de bom nas previsões dos cientistas. Só podemos esperar que nosso planeta seja um mecanismo mais complexo e perfeito do que imaginamos. Talvez essas consequências infelizes possam ser evitadas.

Efeito estufa- a capacidade (dos gases na atmosfera) de transmitir radiação solar à superfície da Terra em maior extensão em comparação com a radiação térmica emitida pela Terra aquecida pelo Sol. Como resultado, a temperatura da superfície da Terra e da camada superficial do ar é maior do que seria na ausência do efeito estufa. A temperatura média da superfície da Terra é de +15°C, e sem o efeito estufa seria de -18°C! O efeito estufa é um dos mecanismos de manutenção da vida na Terra.

As atividades humanas nos últimos 200 anos, e especialmente desde 1950, levaram a um aumento contínuo da concentração de gases de efeito estufa na atmosfera na atualidade. A reação inevitável da atmosfera que se segue é um aumento antropogênico no efeito estufa natural. Aumento antropogênico total do efeito estufa +2,45 watt/m2 (Comitê Internacional de Mudanças Climáticas IPCC).

O efeito estufa de cada um desses gases depende de três fatores principais:

a) o efeito estufa esperado nas próximas décadas ou séculos (por exemplo, 20, 100 ou 500 anos) causado por um único volume de gás já lançado na atmosfera, comparado com o efeito do dióxido de carbono tomado como unidade;

b) sua duração típica na atmosfera, e

c) volume de emissão de gás.

A combinação dos dois primeiros fatores é chamada de “potencial de efeito estufa relativo” e é expressa em unidades de potencial de CO2.

Gases de efeito estufa:

Papel vapor de água, contido na atmosfera, no efeito estufa global é grande, mas é difícil de determinar inequivocamente. À medida que o clima aquece, a quantidade de vapor de água na atmosfera aumenta, aumentando assim o efeito de estufa.

D monóxido de carbono, ou dióxido de carbono (CO2) (64% no efeito estufa), diferente de acordo com

em comparação com outros gases de efeito estufa, potencial de efeito estufa relativamente baixo, mas longa vida útil na atmosfera - 50-200 anos e concentração relativamente alta. A concentração de dióxido de carbono na atmosfera entre 1000 e 1800 era de 270-290 partes por milhão em volume (ppmv), e em 1994 atingiu 358 ppmv e continua a crescer. Pode chegar a 500 ppmv até o final do século XXI. A estabilização da concentração pode ser alcançada reduzindo significativamente as emissões. A principal fonte de dióxido de carbono na atmosfera é a combustão de combustíveis fósseis (carvão, petróleo, gás) para produção de energia.

Fontes de CO2

(1) Emissões para a atmosfera devido à combustão de combustíveis fósseis e produção de cimento 5,5±0,5

(2) Liberação de ar devido à transformação da paisagem em zonas tropicais e equatoriais, degradação do solo 1,6±1,0

Absorção por vários reservatórios

(3) Acumulação na atmosfera 3,3±0,2

(4) Acumulação pelo Oceano Mundial 2,0±0,8

(5) Acumulação em biomassa hemisfério norte 0,5±0,5

(6) Membro residual do balanço, explicado pela absorção de CO2 pelos ecossistemas terrestres (fertilização, etc.) = (1+2)-(3+4+5)=1,3±1,5

Aumentar a concentração de dióxido de carbono na atmosfera deve estimular o processo de fotossíntese. É a chamada fertilização, devido à qual, segundo algumas estimativas, os produtos matéria orgânica pode aumentar em 20-40% com o dobro da concentração atual de dióxido de carbono.

Metano (CH4) - 19% de seu valor total de gases de efeito estufa (em 1995). O metano é produzido em condições anaeróbicas, como vários tipos de pântanos naturais, camadas sazonais e permafrost, plantações de arroz, aterros sanitários e também como resultado da atividade de ruminantes e cupins. Estimativas mostram que cerca de 20% das emissões totais de metano estão associadas a tecnologias de combustíveis fósseis (combustão de combustíveis, emissões de minas de carvão, extração e distribuição de gás natural).

gás, refino de petróleo). No total, a atividade antrópica fornece 60-80% da emissão total de metano na atmosfera. O metano é instável na atmosfera. É removido devido à interação com o íon hidroxila (OH) na troposfera. Apesar desse processo, a concentração de metano na atmosfera praticamente dobrou em relação à época pré-industrial e continua crescendo a uma taxa de cerca de 0,8% ao ano.

Um aumento na temperatura e um aumento na umidade (ou seja, a duração do território em condições anaeróbicas) aumentam ainda mais a emissão de metano. Esse personagem-

exemplo positivo opinião. Por outro lado, uma queda no nível lençóis freáticos devido à baixa umidade deve levar a uma diminuição nas emissões de metano (feedback negativo).

função atual óxido nítrico (N2O) no efeito estufa total é de apenas cerca de 6%. A concentração de óxido nítrico na atmosfera também está aumentando. Supõe-se que suas fontes antropogênicas sejam aproximadamente metade das naturais. Fontes de óxido nítrico antropogênico são a agricultura (principalmente pastagens tropicais), queima de biomassa e indústria contendo nitrogênio. Seu potencial relativo de efeito estufa (290 vezes

acima do potencial do dióxido de carbono) e o tempo de vida típico na atmosfera (120 anos) são significativos, compensando sua baixa concentração.

Clorofluorcarbonetos (CFCs)- São substâncias sintetizadas pelo homem, contendo cloro, flúor e bromo. Eles têm um potencial de efeito estufa relativo muito forte e um tempo de vida significativo na atmosfera. Seu papel final no efeito estufa é de 7%. A produção de clorofluorcarbonetos no mundo é atualmente controlada por acordos internacionais sobre a proteção da camada de ozônio, incluindo a previsão de redução gradual da produção dessas substâncias, sua substituição por outras menos destruidoras de ozônio, com sua posterior cessação completa. Como resultado, a concentração de CFCs na atmosfera começou a diminuir.

Ozônio (O3)é um importante gás de efeito estufa encontrado tanto na estratosfera quanto na troposfera. Afeta tanto a radiação de onda curta quanto a de onda longa e, portanto, a direção final e a magnitude de sua contribuição para o balanço de radiação dependem em grande parte da distribuição vertical do ozônio, especialmente no nível da tropopausa. As estimativas indicam um resultado positivo de +0,4 watt/m2.

Introdução

1. Efeito estufa: antecedentes históricos e causas

1.1. Informação histórica

1.2. Causas

2. Efeito estufa: mecanismo de formação, amplificação

2.1. O mecanismo do efeito estufa e seu papel na biosfera

processos

2.2. Aumento do efeito estufa na era industrial

3. Consequências do aumento do efeito estufa

Conclusão

Lista de literatura usada

Introdução

A principal fonte de energia que sustenta a vida na Terra é a radiação solar - radiação eletromagnética Sol penetrando na atmosfera terrestre. A energia solar também suporta tudo processos atmosféricos, que determinam a mudança das estações: primavera-verão-outono-inverno, bem como mudanças nas condições climáticas.

Cerca de metade da energia solar vem de parte visível espectro, que percebemos como luz solar. Essa radiação passa livremente pela atmosfera terrestre e é absorvida pela superfície da terra e dos oceanos, aquecendo-os. Mas afinal, a radiação solar chega à Terra todos os dias há muitos milênios, por que, neste caso, a Terra não superaquece e não se transforma em um pequeno Sol?

O fato é que tanto a terra quanto a superfície da água, e a atmosfera, por sua vez, também emitem energia, apenas de uma forma ligeiramente diferente - como uma radiação invisível infravermelha ou térmica.

suficiente em média muito tempo Tanta energia vai para o espaço sideral na forma de radiação infravermelha quanto entra na forma de luz solar. Assim, o equilíbrio térmico do nosso planeta é estabelecido. A questão toda é a que temperatura esse equilíbrio será estabelecido. Se não houvesse atmosfera, a temperatura média da Terra seria de -23 graus. Ação protetora A atmosfera, que absorve parte da radiação infravermelha da superfície terrestre, leva ao fato de que, na realidade, essa temperatura é de +15 graus. O aumento da temperatura é consequência do efeito estufa na atmosfera, que aumenta com o aumento da quantidade de dióxido de carbono e vapor de água na atmosfera. Esses gases absorvem melhor a radiação infravermelha.

Nas últimas décadas, a concentração de dióxido de carbono na atmosfera vem aumentando cada vez mais. Isto é porque; que os volumes de queima de combustíveis fósseis e madeira estão aumentando a cada ano. Como resultado, a temperatura média do ar perto da superfície da Terra aumenta cerca de 0,5 grau por século. Se a taxa atual de queima de combustível e, portanto, o aumento da concentração de gases de efeito estufa continuarem no futuro, então, de acordo com algumas previsões, espera-se ainda mais aquecimento do clima no próximo século.

1. Efeito estufa: antecedentes históricos e causas

1.1. Informação histórica

A ideia do mecanismo do efeito estufa foi apresentada pela primeira vez em 1827 por Joseph Fourier no artigo "Nota sobre as temperaturas do globo e de outros planetas", no qual ele considerou vários mecanismos para a formação do clima da Terra, enquanto ele considerou como fatores que afetam o balanço de calor global da Terra (aquecimento por radiação solar, resfriamento por radiação, calor interno Terra), bem como os fatores que afetam a transferência de calor e as temperaturas das zonas climáticas (condutividade térmica, circulação atmosférica e oceânica).

Ao considerar a influência da atmosfera no balanço de radiação, Fourier analisou o experimento de M. de Saussure com um vaso escurecido por dentro, coberto com vidro. De Saussure mediu a diferença de temperatura entre o interior e o exterior de um recipiente exposto à luz solar direta. Fourier explicou o aumento da temperatura no interior de tal "mini-estufa" em comparação com a temperatura externa pela ação de dois fatores: bloqueio da transferência de calor por convecção (o vidro impede a saída de ar aquecido de dentro e a entrada de ar frio de fora ) e a diferente transparência do vidro nas faixas visível e infravermelha.

É este último fator que recebeu o nome de efeito estufa na literatura posterior - ao absorver a luz visível, a superfície se aquece e emite raios térmicos (infravermelhos); Como o vidro é transparente à luz visível e quase opaco à radiação térmica, o acúmulo de calor leva a um aumento de temperatura tal que o número de raios térmicos que atravessam o vidro é suficiente para estabelecer o equilíbrio térmico.

Fourier postulou que as propriedades ópticas da atmosfera terrestre são semelhantes às propriedades ópticas do vidro, ou seja, sua transparência na faixa do infravermelho é menor que a transparência na faixa óptica.

1.2. Causas

A essência do efeito estufa é a seguinte: a Terra recebe energia do Sol, principalmente na parte visível do espectro, e ela mesma emite principalmente raios infravermelhos para o espaço sideral.

No entanto, muitos gases contidos em sua atmosfera - vapor d'água, CO2, metano, óxido nitroso, etc. - são transparentes aos raios visíveis, mas absorvem ativamente o infravermelho, retendo assim parte do calor da atmosfera.

Nas últimas décadas, o conteúdo de gases de efeito estufa na atmosfera aumentou dramaticamente. Substâncias novas, anteriormente inexistentes, com um espectro de absorção de "estufa" também apareceram - principalmente fluorocarbonetos.

Os gases causadores do efeito estufa não são apenas o dióxido de carbono (CO2). Eles também incluem metano (CH4), óxido nitroso (N2O), hidrofluorcarbonetos (HFCs), perfluorcarbonos (PFCs), hexafluoreto de enxofre (SF6). No entanto, é a combustão de combustíveis de hidrocarbonetos, acompanhada pela libertação de CO2, que é considerada a principal causa de poluição.

A razão para o rápido crescimento dos gases de efeito estufa é óbvia - a humanidade agora está queimando tanto combustível fóssil em um dia quanto foi formado ao longo de milhares de anos durante a formação de campos de petróleo, carvão e gás. A partir deste "empurrão" o sistema climático saiu do "equilíbrio" e vemos mais fenômenos negativos secundários: especialmente dias quentes, secas, inundações, mudanças repentinas no clima, e é isso que causa os maiores danos.

Os pesquisadores preveem que, se nada for feito, as emissões globais de CO2 quadruplicarão nos próximos 125 anos. Mas não devemos esquecer que uma parte significativa das futuras fontes de poluição ainda não foi construída. Nos últimos cem anos, a temperatura no hemisfério norte aumentou 0,6 graus. O aumento previsto da temperatura no próximo século será entre 1,5 e 5,8 graus. A opção mais provável é 2,5-3 graus.

No entanto, a mudança climática não é apenas sobre o aumento das temperaturas. As mudanças também se aplicam a outros fenômenos climáticos. Não apenas o calor intenso, mas também geadas repentinas severas, inundações, fluxos de lama, tornados e furacões são explicados pelos efeitos do aquecimento global. O sistema climático é muito complexo para esperar mudanças uniformes e iguais em todas as partes do planeta. E os cientistas veem o principal perigo hoje precisamente no crescimento de desvios dos valores médios - flutuações de temperatura significativas e frequentes.

2. Efeito estufa: mecanismo, amplificação

2.1 O mecanismo do efeito estufa e seu papel nos processos biosféricos

A principal fonte de vida e de todos os processos naturais na Terra é a energia radiante do Sol. Energia radiação solar de todos os comprimentos de onda que chegam ao nosso planeta por unidade de tempo por unidade de área perpendicular aos raios solares é chamado de constante solar e é de 1,4 kJ/cm2. Isso é apenas um bilionésimo da energia emitida pela superfície do Sol. Da quantidade total de energia solar que entra na Terra, a atmosfera absorve -20%. Aproximadamente 34% da energia que penetra profundamente na atmosfera e atinge a superfície da Terra é refletida pelas nuvens da atmosfera, pelos aerossóis nela e pela própria superfície da Terra. Assim, -46% da energia solar atinge a superfície terrestre e é por ela absorvida. Por sua vez, a superfície da terra e da água emite radiação infravermelha (térmica) de ondas longas, que parte vai para o espaço e parte permanece na atmosfera, permanecendo em seus gases constituintes e aquecendo as camadas superficiais do ar. Este isolamento da Terra do espaço sideral criou condições favoráveis para o desenvolvimento de organismos vivos.

A natureza do efeito estufa das atmosferas se deve à sua diferente transparência nas faixas do visível e do infravermelho distante. A faixa de comprimento de onda de 400-1500 nm (luz visível e infravermelho próximo) é responsável por 75% da energia radiação solar, a maioria dos gases não absorve nesta faixa; O espalhamento de Rayleigh em gases e o espalhamento em aerossóis atmosféricos não impedem que a radiação desses comprimentos de onda penetre nas profundezas da atmosfera e atinja a superfície dos planetas. A luz solar é absorvida pela superfície do planeta e sua atmosfera (especialmente radiação nas regiões UV e IR próximas) e as aquece. A superfície aquecida do planeta e a atmosfera irradiam na faixa do infravermelho distante: por exemplo, no caso da Terra (), 75% da radiação térmica cai na faixa de 7,8-28 mícrons, para Vênus - 3,3-12 mícrons .

A atmosfera contendo os gases que absorvem nesta região do espectro (os chamados gases de efeito estufa - H2O, CO2, CH4, etc.) espessura óptica. Devido a esta opacidade, a atmosfera torna-se bom isolante térmico, o que, por sua vez, leva ao fato de que a reemissão da energia solar absorvida para o espaço sideral ocorre nas camadas frias superiores da atmosfera. Como resultado, a temperatura efetiva da Terra como radiador acaba sendo menor que a temperatura de sua superfície.

Assim, a radiação térmica retardada vinda da superfície terrestre (como uma película sobre uma estufa) recebeu o nome figurativo de efeito estufa. Os gases que aprisionam a radiação térmica e impedem a saída de calor para o espaço sideral são chamados de gases de efeito estufa. Devido ao efeito estufa, a temperatura média anual na superfície da Terra no último milênio é de cerca de 15°C. Sem o efeito estufa, essa temperatura cairia para -18°C e a existência de vida na Terra seria impossível. O principal gás de efeito estufa da atmosfera é o vapor de água, que bloqueia 60% da radiação térmica da Terra. O conteúdo de vapor de água na atmosfera é determinado pelo ciclo planetário da água e (com fortes flutuações latitudinais e de altitude) é quase constante. Aproximadamente 40% da radiação térmica da Terra é capturada por outros gases de efeito estufa, incluindo mais de 20% pelo dióxido de carbono. Principal nascentes naturais CO2 na atmosfera - erupções vulcânicas e incêndios florestais naturais. No início da evolução geobioquímica da Terra, o dióxido de carbono entrou no Oceano Mundial através de vulcões submarinos, saturou-o e foi liberado na atmosfera. Ainda não há estimativas precisas da quantidade de CO2 na atmosfera nos estágios iniciais de seu desenvolvimento. Com base nos resultados da análise de rochas basálticas de cordilheiras subaquáticas nos oceanos Pacífico e Atlântico, o geoquímico americano D. Marais concluiu que o teor de CO2 na atmosfera no primeiro bilhão de anos de sua existência era mil vezes maior do que atualmente - cerca de 39%. Então a temperatura do ar na camada superficial atingiu quase 100°C, e a temperatura da água nos oceanos aproximou-se do ponto de ebulição (efeito "superestufa"). Com o advento dos organismos fotossintéticos e dos processos químicos de ligação do dióxido de carbono, um poderoso mecanismo começou a operar para a remoção de CO2 da atmosfera e do oceano para as rochas sedimentares. O efeito estufa começou a diminuir gradativamente até atingir o equilíbrio na biosfera, ocorrido antes do início da era da industrialização e que corresponde ao teor mínimo de dióxido de carbono na atmosfera - 0,03%. Na ausência de emissões antrópicas, o ciclo do carbono da biota terrestre e aquática, hidrosfera, litosfera e atmosfera estava em equilíbrio. A liberação de dióxido de carbono na atmosfera devido à atividade vulcânica é estimada em 175 milhões de toneladas por ano. A precipitação na forma de carbonatos liga cerca de 100 milhões de toneladas.A reserva oceânica de carbono é grande - é 80 vezes maior que a atmosférica. Três vezes mais que na atmosfera, o carbono se concentra na biota e, com o aumento do CO2, aumenta a produtividade da vegetação terrestre.

Certa vez, Philippe de Saussure fez um experimento: expôs ao sol um copo coberto com uma tampa, após o que mediu a temperatura dentro e fora do copo. A temperatura dentro e fora era diferente - em um vidro fechado era um pouco mais quente. Um pouco mais tarde, em 1827, o físico Joseph Fourier levantou a hipótese de que o vidro do parapeito da janela poderia servir de modelo para o nosso planeta - o mesmo acontece sob as camadas da atmosfera.

E ele estava certo, agora todo aluno já ouviu o termo "efeito estufa" pelo menos uma vez, é isso que está acontecendo com a Terra agora, o que está acontecendo conosco agora. O problema do efeito estufa é um dos problemas ambientais globais que podem levar a danos catastróficos ao nosso planeta, sua flora e fauna. Por que o efeito estufa é perigoso? Quais são suas causas e consequências? Existem maneiras de resolver este problema?

Definição

Efeito estufa - aumento da temperatura da superfície da terra e do ar, acarretando mudanças no clima. Como isso acontece?

Imagine que estamos no mesmo béquer no parapeito da janela do laboratório de Philippe de Saussure. O tempo está quente lá fora, os raios do sol que incidem sobre o vidro penetram no vidro, aquecendo seu fundo. Este, por sua vez, emite a energia absorvida na forma de radiação infravermelha para o ar no interior do vidro, aquecendo-o. A radiação infravermelha não pode passar pelas paredes, deixando calor no interior. A temperatura dentro do copo sobe e ficamos com calor.

No caso da escala do planeta Terra, tudo funciona um pouco mais complicado, já que ao invés de vidro temos camadas da atmosfera e, juntamente com raios de sol O efeito estufa é criado por muitos outros fatores.

Causas do efeito estufa

A atividade humana é um dos principais fatores na formação do efeito estufa. Vale ressaltar que o efeito estufa existia vários séculos antes progresso técnico e industrial mas por si só não representa nenhuma ameaça. No entanto, com a poluição do ar das fábricas, as emissões Substâncias nocivas, bem como a queima de carvão, petróleo e gás, a situação piorou. O dióxido de carbono e outros compostos perigosos formados ao mesmo tempo contribuem não apenas para o crescimento de doenças oncológicas na população, mas também para o aumento da temperatura do ar.

carros e caminhões também contribuem para o coquetel de substâncias nocivas lançadas no ar, potencializando assim o efeito estufa.

superpopulação faz com que a máquina do consumo e da demanda funcione de forma mais produtiva: novas fábricas abrem, fazendas de criação de gado, mais carros são produzidos, aumentando centenas de vezes a pressão sobre a atmosfera. A própria natureza nos oferece uma das soluções - infinitos espaços florestais que podem purificar o ar e reduzir o nível de dióxido de carbono na atmosfera. No entanto, uma pessoa em grande número derruba florestas.

Na agroindústria, na grande maioria dos casos, fertilizantes químicos, contribuindo para a liberação de nitrogênio - um dos gases do efeito estufa. Existe agricultura orgânica, sobre a qual você pode ler aqui. É absolutamente inofensivo para a atmosfera terrestre, pois utiliza apenas fertilizantes naturais, mas, infelizmente, a porcentagem dessas fazendas é extremamente pequena para "cobrir" fazendas agrícolas não ecológicas com suas atividades.

Ao mesmo tempo, enormes aterros sanitários contribuem para o aumento dos gases de efeito estufa, onde o lixo às vezes se inflama espontaneamente ou apodrece por muito tempo, liberando os mesmos gases de efeito estufa.

Consequências do efeito estufa

Um aumento não natural da temperatura acarreta uma mudança no clima da região e, conseqüentemente, a extinção de muitos representantes da flora e da fauna não adaptados a esse clima. Um problema ecológico dá origem a outro - o esgotamento da espécie.

Além disso, estando nas condições de uma "sala de vapor", as geleiras são "depósitos" colossais de água doce! - lenta mas seguramente derreter. Devido a isso, o nível do Oceano Mundial aumentará, o que significa que inundará as áreas costeiras e a área terrestre diminuirá.

Alguns ecologistas prevêem que o nível do oceano do mar, ao contrário, diminuirá em 200 anos. Ele começará a secar lentamente sob a influência de alta temperatura. Não apenas a temperatura do ar aumentará, mas também a temperatura da água, o que significa que muitos organismos não sobreviverão, cujo sistema de vida é tão bem organizado que quedas de temperatura de 1 a 2 graus são fatais para ele. Por exemplo, recifes de corais inteiros já estão morrendo, transformando-se em pilhas de depósitos mortos.

O impacto na saúde humana não deve ser ignorado. Um aumento na temperatura do ar contribui para a propagação ativa de vírus com risco de vida, como Ebola, doença do sono, gripe aviária, febre amarela, tuberculose, etc. A morte por desidratação e insolação aumentará.

Soluções

Apesar de o problema ser global, a sua solução reside em vários ações simples. A dificuldade é que o maior número possível de pessoas deve realizá-los.

6. Educar parentes, amigos e conhecidos, educar nas crianças a necessidade de cuidar da natureza. Afinal, qualquer problema pode ser resolvido agindo em conjunto.

O efeito estufa, agravado por diversas razões objetivas, adquiriu consequências negativas para a ecologia do planeta. Saiba mais sobre o que é o efeito estufa, quais são as causas e formas de solucionar os problemas ambientais que surgiram.

Efeito estufa: causas e consequências

A primeira menção à natureza do efeito estufa apareceu em 1827 em um artigo do físico Jean Baptiste Joseph Fourier. Seu trabalho foi baseado na experiência do suíço Nicolas Theodore de Saussure, que mediu a temperatura dentro de uma jarra com vidro colorido quando exposta à luz solar. O cientista descobriu que a temperatura interna é maior devido ao fato de que a energia térmica não pode passar pelo vidro turvo.

Usando essa experiência como exemplo, Fourier descreveu que nem toda a energia solar que atinge a superfície da Terra é refletida no espaço. O gás de efeito estufa retém parte da energia térmica nas camadas inferiores da atmosfera. Isso consiste de:

ácido carbónico;
metano;
ozônio;
vapor de água.

o que é o efeito estufa? Trata-se de um aumento da temperatura das camadas atmosféricas inferiores devido ao acúmulo de energia térmica que os gases de efeito estufa retêm. A atmosfera da Terra (suas camadas inferiores) devido aos gases acaba sendo bastante densa e não passa para o espaço energia térmica. Como resultado, a superfície da Terra está se aquecendo.

A partir de 2005, a temperatura média anual da superfície da Terra aumentou 0,74 graus no último século. Nos próximos anos, espera-se que aumente rapidamente em 0,2 graus por década. Este é um processo irreversível de aquecimento global. Se a dinâmica continuar, em 300 anos haverá mudanças ambientais irreparáveis. Portanto, a humanidade está ameaçada de extinção.

Os cientistas nomeiam as causas do aquecimento global como:

grande atividade humana industrial. Leva ao aumento da emissão de gases para a atmosfera, o que altera sua composição e leva ao aumento do teor de poeira;

combustão de combustíveis fósseis (petróleo, carvão, gás) em centrais térmicas, em motores de automóveis. Como resultado, as emissões de dióxido de carbono aumentam. Além disso, a intensidade do consumo de energia está crescendo - com o aumento da população mundial em 2% ao ano, a necessidade de energia aumenta em 5%;
rápido desenvolvimento da agricultura. O resultado é um aumento das emissões de metano na atmosfera (produção excessiva de fertilizantes orgânicos como resultado da decomposição, emissões de usinas de biogás, aumento da quantidade de resíduos biológicos da pecuária/avicultura);
um aumento no número de aterros, razão pela qual as emissões de metano estão crescendo;
desmatamento. Ele retarda a absorção de dióxido de carbono da atmosfera.

As consequências do aquecimento global são monstruosas para a humanidade e para a vida no planeta como um todo. Assim, o efeito estufa e suas consequências provocam uma reação em cadeia. Veja por si mesmo:

1. O maior problema é que, devido ao aumento das temperaturas, a superfície da Terra está começando a derreter Gelo polar que faz com que o nível do mar suba.

2. Isso levará à inundação de terras férteis nos vales.

3. A inundação de grandes cidades (São Petersburgo, Nova York) e países inteiros (Holanda) levará a problemas sociais associados à necessidade de realocar pessoas. Como resultado, conflitos e tumultos são possíveis.

4. Devido ao aquecimento da atmosfera, o período de derretimento da neve é reduzido: eles derretem mais rápido e as chuvas sazonais terminam mais rapidamente. Como resultado, o número de dias secos aumenta. Segundo especialistas, com o aumento da temperatura média anual em um grau, cerca de 200 milhões de hectares de florestas se transformarão em estepes.

5. Devido à diminuição do número de espaços verdes, o processamento de dióxido de carbono como resultado da fotossíntese diminuirá. O efeito estufa se intensificará e o aquecimento global se acelerará.

6. Devido ao aquecimento da superfície da Terra, a evaporação da água aumentará, o que aumentará o efeito estufa.

7. Devido ao aumento da temperatura da água e do ar, haverá uma ameaça à vida de vários seres vivos.

8. Devido ao derretimento das geleiras e ao aumento do nível do oceano mundial, os limites sazonais mudarão e as anomalias climáticas (tempestades, furacões, tsunamis) se tornarão mais frequentes.

9. O aumento da temperatura na superfície da Terra terá um impacto negativo na saúde humana e, além disso, provocará o desenvolvimento de situações epidemiológicas associadas ao desenvolvimento de doenças infecciosas perigosas.

Efeito estufa: formas de resolver o problema

Os problemas ambientais globais associados ao efeito estufa podem ser evitados. Para fazer isso, a humanidade deve eliminar de forma coordenada as causas do aquecimento global.

O que deve ser feito primeiro:

Reduzir a quantidade de emissões na atmosfera. Isso pode ser alcançado se equipamentos e mecanismos mais ecológicos forem colocados em operação em todos os lugares, filtros e catalisadores forem instalados; introduzir tecnologias e processos "verdes".
Reduza o consumo de energia. Para isso, será necessário passar para a produção de produtos menos intensivos em energia; aumentar a eficiência das usinas; envolver programas de termomodernização da habitação, introduzir as tecnologias aumentando a eficiência energética.
Alterar a estrutura das fontes de energia. Aumento na quantidade total de energia gerada que a parcela recebeu de fontes alternativas(sol, vento, água, temperatura do solo). Reduzir o uso de fontes de energia fóssil.
Desenvolver tecnologias ecológicas e de baixo carbono em agricultura e indústria.
Aumentar o uso de matérias-primas recicladas.
Restaurar florestas, lidar efetivamente com incêndios florestais aumentar a área de espaços verdes.

As formas de resolver os problemas que surgiram devido ao efeito estufa são conhecidas de todos. A humanidade precisa perceber a que levam suas ações inconsistentes, avaliar a escala da catástrofe iminente e participar da salvação do planeta!