Efectul de seră este acumularea de ce fel de gaz. Efectul de seră: cauze și soluții

Civilizația modernă are o influență puternică asupra naturii. De obicei negativ. drenarea mlaștinilor și deversarea constantă în aerul atmosferic un număr mare de substanțe nocive - aceasta nu este o listă completă a „virtuților” omenirii. Mulți cred că efectul de seră aparține aceleiași categorii. Este chiar așa?

Referință istorică

Apropo, cine a fost autorul? efect de sera(adică cei care au descoperit acest fenomen)? Cine a descris primul acest proces și a vorbit despre impactul acestuia asupra mediu inconjurator? O idee similară a apărut în îndepărtatul 1827. Autor articol științific a fost Joseph Fourier. În lucrarea sa, el a descris mecanismele de formare a climei pe planeta noastră.

Neobișnuirea acestei lucrări pentru acea perioadă a fost că Fourier a luat în considerare temperatura și caracteristicile climatice ale diferitelor zone ale Pământului. Acesta este autorul efectului de seră, care a putut explica pentru prima dată experimentul lui Saussure.

Experimentul Saussure

Pentru a-și verifica concluziile, omul de știință a folosit experiența domnului de Saussure, care folosește un vas acoperit cu funingine din interior, al cărui gât este închis cu sticlă. De Saussure a pus la cale un experiment în timpul căruia a măsurat constant temperatura din interiorul și din exteriorul borcanului. Desigur, a crescut constant tocmai în volumul intern. Fourier a fost primul care a putut explica acest fenomen prin acțiunea combinată a doi factori simultan: blocarea transferului de căldură și permeabilitatea diferită a pereților vasului pentru razele de lumină cu lungimi de undă diferite.

Mecanismul său este destul de simplu: atunci când este încălzit, temperatura suprafeței crește, lumina vizibilă este absorbită și căldura începe să radieze. Deoarece materialul transmite perfect lumina vizibilă, dar practic nu conduce căldura, aceasta din urmă se acumulează în volumul intern al vasului. După cum puteți vedea, mecanismul efectului de seră poate fi ușor fundamentat de fiecare persoană care a studiat cursul standard de fizică la școală. Fenomenul este destul de simplu, dar câte necazuri aduce planetei noastre!

Apariția termenului

Merită să știm că Joseph Fourier este autorul efectului de seră în ceea ce privește descrierea sa inițială în literatură. Dar cine a inventat termenul în sine? Din păcate, nu vom primi niciodată un răspuns la această întrebare. În literatura de mai târziu, fenomenul descoperit de Fourier și-a primit numele modern. Astăzi, fiecare ecologist cunoaște termenul „efect de seră”.

Dar principala descoperire a lui Fourier a fost fundamentarea identității faptice a atmosferei Pământului și a sticlei obișnuite. Mai simplu spus, atmosfera planetei noastre este perfect permeabilă la vizibil radiații luminoase, dar nu-l trece bine în domeniul infraroșu. După ce a acumulat căldură, Pământul practic nu o cedează. Așa a fost autorul efectului de seră. Dar de ce apare acest efect?

Da, am descris mecanismul primitiv al apariției sale, dar stiinta moderna a putut să demonstreze asta conditii normale Razele IR sunt încă destul de libere să treacă dincolo de atmosfera planetară. Cum se face că mecanismele naturale de reglare " sezonul de incalzire» eșuează?

Cauze

În general, le-am descris suficient de detaliat chiar la începutul articolului nostru. Următorii factori contribuie la acest fenomen:

Arderea constantă și excesivă a combustibililor fosili.
În fiecare an din ce în ce mai multe gaze industriale intră în atmosfera planetei.
Pădurile sunt tăiate constant, suprafețele lor sunt reduse din cauza incendiilor și a degradării stratului de sol.
Fermentație anaerobă, eliberare de metan din fundul oceanelor.

Trebuie să știți că principalii „vinovați” care declanșează mecanismul efectului de seră sunt următoarele cinci gaze:

Monoxid de carbon bivalent, numit dioxid de carbon. Efectul de seră este asigurat în proporție de 50% tocmai pe cheltuiala lui.
Compuși de carbon de clor și fluor (25%).
(8%). Gaz toxic, un produs rezidual tipic al industriilor chimice și metalurgice slab echipate.
Ozon la nivelul solului (7%). În ciuda rolului său crucial în protejarea Pământului de radiațiile ultraviolete excesive, poate ajuta la reținerea căldurii pe suprafața sa.
Aproximativ 10% metan.

Unde ajung aceste gaze în atmosferă? Care este acțiunea lor?

- El este în volume mari intră în atmosferă atunci când oamenii ard combustibili fosili. Aproximativ o treime din excesul său (peste natural) se datorează faptului că omul distruge intens pădurile. Procesul în continuă accelerare de deșertificare a terenurilor fertile îndeplinește aceeași funcție.

Toate acestea înseamnă mai puțină vegetație care poate absorbi eficient dioxidul de carbon, care în multe feluri stimulează efectul de seră. Cauzele și consecințele acestui fenomen sunt interdependente: în fiecare an volumul de monoxid de carbon divalent emis în atmosferă crește cu aproximativ 0,5%, ceea ce stimulează atât acumularea în continuare a excesului de căldură, cât și degradarea acoperirii vegetale de pe suprafața planetei.

- clorofluorocarburi. După cum am spus deja, acești compuși oferă un efect de seră cu 25%. Cauzele și consecințele acestui fenomen au fost studiate de mult timp. Apar în atmosferă din cauza productie industriala, mai ales învechit. Agenții frigorifici periculoși și toxici conțin aceste substanțe în cantități uriașe, iar măsurile de prevenire a scurgerilor lor nu dau în mod evident rezultatul așteptat. Consecințele apariției lor sunt și mai grave:

În primul rând, sunt extrem de otrăvitori pentru oameni și animale, iar pentru floră, apropierea de fluor și compuși ai clorului nu este foarte utilă.
În al doilea rând, aceste substanțe pot accelera semnificativ dezvoltarea efectului de seră.
În al treilea rând, ele distrug ceea ce protejează planeta noastră de radiațiile ultraviolete agresive.

- Metan. Unul dintre cele mai importante gaze, al cărui conținut crescut în atmosferă implică termenul de „efect de seră”. Trebuie să știu asta pentru doar o sută anii recenti volumul său în atmosfera planetei s-a dublat. În principiu, cea mai mare parte provine din surse complet naturale:

în Asia.
Complexe animale.
Sisteme de tratare a apelor uzate menajere în așezări mari.
Cu putrezirea și descompunerea materiei organice în adâncurile mlaștinilor, în gropile de gunoi.

Există dovezi că emisiile de cantități considerabile de metan provin din adâncurile oceanelor. Poate că acest fenomen se explică prin activitatea vitală a coloniilor mari de bacterii, pentru care metanul este principalul produs secundar al metabolismului.

Este necesar să se sublinieze în special „contribuția” la dezvoltarea efectului de seră din partea întreprinderilor producătoare de petrol: o cantitate considerabilă din acest gaz este emisă în atmosferă ca produs secundar. În plus, pelicula în continuă expansiune a produselor petroliere de pe suprafața Oceanului Mondial contribuie și la descompunerea accelerată a materiei organice, care este însoțită de emisii de metan.

- Oxid de azot.În volume mari se formează în cursul multor producții chimice. Este periculos nu numai prin participarea cea mai activă la mecanismul cu efect de seră. Cert este că atunci când este combinată cu apa atmosferică, această substanță formează un adevărat acid azotic, chiar dacă într-o concentrație slabă. De aici provine tot ceea ce afectează extrem de negativ sănătatea oamenilor.

Scenarii teoretice ale perturbațiilor climatice globale

Deci, care sunt implicațiile globale ale efectului de seră? Este dificil de spus acest lucru cu siguranță, deoarece oamenii de știință sunt încă departe de o concluzie fără ambiguitate. În prezent, există mai multe scenarii simultan. Pentru a dezvolta modele computerizate, sunt luați în considerare mulți factori diferiți care pot accelera sau încetini dezvoltarea efectului de seră. Să ne uităm la catalizatorii acestui proces:

Eliberarea gazelor descrise mai sus din cauza activităților create de om.
Emisia de CO 2 datorita descompunerii termice a hidrocarburilor naturale. Este interesant de știut că scoarța planetei noastre conține dioxid de carbon De 50.000 de ori mai mult decât în spațiul aerian. Desigur, vorbim despre monoxidul de carbon legat chimic.
Deoarece principalele consecințe ale efectului de seră sunt creșterea temperaturii apei și a aerului de la suprafața planetei, evaporarea umidității de la suprafața mărilor și oceanelor este în creștere. În consecință, permeabilitatea atmosferei pentru radiația infraroșie este și mai mult degradată.
Oceanele conțin aproximativ 140 de trilioane de tone de dioxid de carbon, care, odată cu creșterea temperaturii apei, începe și el să fie eliberat intens în atmosferă, contribuind la o dezvoltare mai dinamică a procesului cu efect de seră.
Scăderea reflectivității planetei, ceea ce duce la o acumulare accelerată de căldură de către atmosfera sa. Deșertificarea contribuie și ea la acest lucru.

Ce factori încetinesc dezvoltarea efectului de seră?

Se presupune că principalul curent cald - Curentul Golfului - încetinește constant. În viitor, acest lucru va provoca o scădere semnificativă a temperaturii, ceea ce va încetini efectul acumulării gazelor cu efect de seră. În plus, pentru fiecare grad de încălzire globală, aria de acoperire a norilor de pe întreg teritoriul planetei crește cu aproximativ 0,5%, ceea ce contribuie la o scădere semnificativă a cantității de căldură pe care Pământul o primește din spațiu.

Vă rugăm să rețineți: esența efectului de seră este creșterea temperaturii generale suprafața pământului. Desigur, nu este nimic bun în asta, dar factorii de mai sus contribuie adesea la atenuarea consecințelor acestui fenomen. În principiu, acesta este motivul pentru care mulți oameni de știință cred că subiectul încălzirii globale în sine aparține categoriei fenomenelor complet naturale care au avut loc în mod regulat de-a lungul istoriei Pământului.

Cu cât rata de evaporare este mai mare, cu atât precipitațiile anuale devin mai mari. Acest lucru determină atât refacerea mlaștinilor, cât și creșterea accelerată a florei, care este responsabilă pentru utilizarea excesului de dioxid de carbon în atmosfera planetei. De asemenea, se presupune că cantitatea crescută de precipitații în viitor va contribui la o extindere semnificativă a zonei mărilor tropicale puțin adânci.

Coralii care trăiesc în ei sunt cei mai importanți utilizatori ai dioxidului de carbon. Fiind legat chimic, el merge să le construiască scheletul. În cele din urmă, dacă omenirea reduce cel puțin ușor rata defrișării, atunci suprafața lor se va recupera rapid, deoarece același dioxid de carbon este un stimulent excelent pentru răspândirea plantelor. Deci, care sunt posibilele consecințe ale efectului de seră?

Principalele scenarii pentru viitorul planetei noastre

În primul caz, oamenii de știință presupun că încălzirea globală va avea loc destul de lent. Și acest punct de vedere are mulți susținători. Ei cred că Oceanul Mondial, care este un acumulator gigant de energie, va putea absorbi căldura în exces pentru o lungă perioadă de timp. Poate dura mai mult de un mileniu până când clima de pe planetă se schimbă cu adevărat radical.

Al doilea grup de savanți, în schimb, favorizează relativ varianta rapida schimbare catastrofală. Această problemă a efectului de seră este în prezent foarte populară, este discutată aproape la fiecare congres științific. Din păcate, nu există suficiente dovezi pentru această teorie. Se crede că în ultima sută de ani, concentrația de dioxid de carbon a crescut cu cel puțin 20-24%, iar cantitatea de metan din atmosferă a crescut cu 100%. În cel mai pesimist scenariu, se crede că temperatura planetei până la sfârșitul acestui secol ar putea crește cu un record de 6,4 ° C.

Astfel, în acest caz, efectul de seră din atmosfera Pământului va aduce pur și simplu moartea tuturor locuitorilor zonelor de coastă.

O creștere bruscă a nivelului Oceanului Mondial

Cert este că astfel de anomalii de temperatură sunt pline de o creștere extrem de bruscă și practic imprevizibilă a nivelului Oceanului Mondial. Deci, din 1995 până în 2005. această cifră a fost de 4 cm, deși oamenii de știință au concurat între ei că nu ar trebui să se aștepte la o creștere de peste câțiva centimetri. Dacă totul continuă în același ritm, atunci până la sfârșitul secolului 21, nivelul Oceanului Mondial va fi cu cel puțin 88-100 cm peste norma actuală. Între timp, aproximativ 100 de milioane de oameni de pe planeta noastră trăiesc la aproximativ 87-88 cm deasupra nivelului mării.

Reducerea reflectivității suprafeței planetei

Când am scris despre ce este efectul de seră, articolul a menționat în mod repetat că acesta stimulează o scădere suplimentară a reflectivității suprafeței Pământului, care este facilitată de defrișări și deșertificare.

Mulți oameni de știință mărturisesc că calota glaciară de la poli poate reduce temperatura globală a planetei cu cel puțin două grade, iar gheața care acoperă suprafața apelor polare inhibă foarte mult procesul de emisii de dioxid de carbon și metan în atmosferă. În plus, nu există vapori de apă deloc în regiunea calotelor polare, ceea ce stimulează semnificativ efectul de seră global.

Toate acestea vor afecta atât de mult ciclul mondial al apei încât frecvența tornadelor, monstruoasă prin puterea lor distructivă a uraganelor și tornadelor va crește de câteva ori, ceea ce va face practic imposibil ca oamenii să trăiască chiar și în acele teritorii care sunt foarte departe de coastă. a oceanelor. Din păcate, redistribuirea apei va duce la fenomenul invers. Astăzi, secetele reprezintă o problemă pentru 10% din globul, iar în viitor, numărul acestor regiuni poate crește la 35-40% dintr-o dată. Aceasta este o perspectivă tristă pentru umanitate.

Pentru țara noastră, prognoza în acest caz este mult mai favorabilă. Climatologii cred că cea mai mare parte a teritoriului Rusiei va fi destul de potrivită pentru agricultura normală, clima va deveni mult mai blândă. Desigur, majoritatea zonelor de coastă (și avem multe dintre ele) vor fi pur și simplu inundate.

Al treilea scenariu presupune că perioadă scurtă creșterea temperaturii va fi înlocuită de răcirea globală. Am vorbit deja despre încetinirea curentului Golfului, despre consecințe. Imaginați-vă că acest curent cald se oprește complet... Desigur, lucrurile nu vor veni la evenimentele descrise în filmul „The Day After Tomorrow”, dar planeta va deveni cu siguranță mult mai rece. Nu pentru mult timp, însă.

Unii matematicieni aderă la teoria (simulată, desigur), conform căreia efectul de seră pe Pământ va duce la faptul că timp de 20-30 de ani clima în Europa nu va deveni mai caldă decât în țara noastră. Ei sugerează, de asemenea, că după aceasta, încălzirea va continua, scenariul căruia este descris în a doua opțiune.

Concluzie

Orice ar fi fost, dar nu este atât de bine în prognozele oamenilor de știință. Nu putem decât să sperăm că planeta noastră este un mecanism mai complex și mai perfect decât ne imaginăm. Poate că astfel de consecințe nefericite pot fi evitate.

Efect de sera- capacitatea (a gazelor din atmosferă) de a transmite radiația solară la suprafața Pământului într-o măsură mai mare în comparație cu radiația termică emisă de Pământ încălzit de Soare. Ca urmare, temperatura suprafeței Pământului și a stratului de aer de suprafață este mai mare decât ar fi în absența efectului de seră. Temperatura medie a suprafeței Pământului este de plus 15°C, iar fără efect de seră ar fi minus 18°! Efectul de seră este unul dintre mecanismele de susținere a vieții de pe Pământ.

Activitățile umane din ultimii 200 de ani, și mai ales din 1950, au condus la o creștere continuă a concentrației de gaze cu efect de seră în atmosferă în prezent. Reacția inevitabilă a atmosferei care urmează este o creștere antropică a efectului de seră natural. Îmbunătățirea antropică totală a efectului de seră +2,45 watt/m2 (Comitetul Internațional pentru Schimbările Climatice IPCC).

Efectul de seră al fiecăruia dintre aceste gaze depinde de trei factori principali:

a) efectul de seră preconizat în următoarele decenii sau secole (de exemplu, 20, 100 sau 500 de ani) cauzat de un singur volum de gaz deja eliberat în atmosferă, comparativ cu efectul dioxidului de carbon luat ca unitate;

b) durata sa tipică în atmosferă, și

c) volumul emisiei de gaze.

Combinația primilor doi factori se numește „Potențial relativ de seră” și este exprimată în unități de potențial de CO2.

Gaze cu efect de sera:

Rol vapor de apă, conținut în atmosferă, în efectul de seră global este mare, dar este dificil de determinat fără ambiguitate. Pe măsură ce clima se încălzește, cantitatea de vapori de apă din atmosferă va crește, sporind astfel efectul de seră.

D monoxid de carbon sau dioxid de carbon (CO2) (64% în efect de seră), diferit după

în comparație cu alte gaze cu efect de seră, un potențial de efect de seră relativ scăzut, dar o durată de viață destul de lungă în atmosferă - 50-200 de ani și o concentrație relativ mare. Concentrația de dioxid de carbon în atmosferă între 1000 și 1800 a fost de 270-290 părți per milion în volum (ppmv), iar până în 1994 a ajuns la 358 ppmv și continuă să crească. Poate ajunge la 500 ppmv până la sfârșitul secolului al XXI-lea. Stabilizarea concentrației poate fi realizată prin reducerea semnificativă a emisiilor. Principala sursă de dioxid de carbon din atmosferă este arderea combustibililor fosili (cărbune, petrol, gaz) pentru producerea de energie.

Surse de CO2

(1) Emisii în atmosferă datorate arderii combustibililor fosili și producției de ciment 5,5±0,5

(2) Eliberarea aerului datorită transformării peisajului în zonele tropicale și ecuatoriale, degradarea solului 1,6±1,0

Absorbție de către diverse rezervoare

(3) Acumulare în atmosferă 3,3±0,2

(4) Acumularea de către Oceanul Mondial 2,0±0,8

(5) Acumularea în biomasă emisfera nordică 0,5±0,5

(6) Membru rezidual al bilanţului, explicat prin absorbția de CO2 de către ecosistemele terestre (fertilizare etc.) = (1+2)-(3+4+5)=1,3±1,5

Creșterea concentrației de dioxid de carbon în atmosferă ar trebui să stimuleze procesul de fotosinteză. Aceasta este așa-numita fertilizare, datorită căreia, potrivit unor estimări, produse materie organică poate crește cu 20-40% la de două ori concentrația actuală de dioxid de carbon.

Metan (CH4) - 19% din valoarea totală a gazelor cu efect de seră (din 1995). Metanul este produs în condiții anaerobe, cum ar fi diferite tipuri de mlaștini naturale, straturi sezoniere și de permafrost, plantații de orez, gropi de gunoi și, de asemenea, ca urmare a activității rumegătoarelor și termitelor. Estimările arată că aproximativ 20% din totalul emisiilor de metan sunt asociate cu tehnologiile combustibililor fosili (combustie de combustibil, emisii din minele de cărbune, extracția și distribuția gazelor naturale).

gaze, rafinare a petrolului). În total, activitatea antropică asigură 60-80% din emisiile totale de metan în atmosferă. Metanul este instabil în atmosferă. Este îndepărtat din acesta datorită interacțiunii cu ionul hidroxil (OH) din troposferă. În ciuda acestui proces, concentrația de metan în atmosferă s-a dublat aproximativ față de vremurile preindustriale și continuă să crească cu o rată de aproximativ 0,8% pe an.

O creștere a temperaturii și o creștere a umidității (adică durata teritoriului în condiții anaerobe) măresc și mai mult emisia de metan. Acest personaj-

exemplu pozitiv părere. Dimpotrivă, o scădere a nivelului panza freatica din cauza umidității scăzute ar trebui să conducă la o scădere a emisiilor de metan (feedback negativ).

rolul curent oxid nitric (N2O)în efectul de seră total este de numai aproximativ 6%. Concentrația de oxid nitric din atmosferă este, de asemenea, în creștere. Se presupune că sursele sale antropice sunt aproximativ jumătate din cele naturale. Sursele de oxid nitric antropic sunt agricultura (în special pajiştile tropicale), arderea biomasei şi industria care conţine azot. Potențialul său relativ de seră (290 de ori

peste potențialul dioxidului de carbon) și durata de viață tipică în atmosferă (120 de ani) sunt semnificative, compensând concentrația scăzută a acestuia.

Clorofluorocarburi (CFC)- Sunt substanțe sintetizate de om și care conțin clor, fluor și brom. Au un potențial relativ de seră foarte puternic și o durată de viață semnificativă în atmosferă. Rolul lor final în efectul de seră este de 7%. Producția de clorofluorocarburi în lume este controlată în prezent prin acorduri internaționale privind protecția stratului de ozon, inclusiv prevederea unei reduceri treptate a producției acestor substanțe, înlocuirea acestora cu altele mai puțin epuizante ale stratului de ozon, cu încetarea completă ulterioară a acesteia. Ca urmare, concentrația de CFC în atmosferă a început să scadă.

Ozon (O3) este un gaz cu efect de seră important care se găsește atât în stratosferă, cât și în troposferă. Ea afectează atât radiația cu unde scurte, cât și pe cea lungă și, prin urmare, direcția finală și amploarea contribuției sale la echilibrul radiațiilor depind în mare măsură de distribuția verticală a ozonului, în special la nivelul tropopauzei. Estimările indică o rezultată pozitivă de +0,4 watt/m2.

Introducere

1. Efectul de seră: context istoric și cauze

1.1. Informații istorice

1.2. Cauze

2. Efectul de seră: mecanism de formare, amplificare

2.1. Mecanismul efectului de seră și rolul acestuia în biosferă

proceselor

2.2. Creșterea efectului de seră în era industrială

3. Consecințele creșterii efectului de seră

Concluzie

Lista literaturii folosite

Introducere

Principala sursă de energie care susține viața pe Pământ este radiația solară - radiatie electromagnetica Soarele pătrunde în atmosfera pământului. Energia solară susține, de asemenea, totul procesele atmosferice, care determină schimbarea anotimpurilor: primăvară-vară-toamnă-iarnă, precum și modificări ale condițiilor meteo.

Aproximativ jumătate din energia solară provine din parte vizibilă spectru, pe care îl percepem ca lumina soarelui. Această radiație trece suficient de liber prin atmosfera pământului și este absorbită de suprafața pământului și a oceanelor, încălzindu-le. Dar până la urmă, radiația solară vine pe Pământ în fiecare zi timp de multe milenii, de ce, în acest caz, Pământul nu se supraîncălzește și nu se transformă într-un Soare mic?

Faptul este că atât pământul, cât și suprafața apei, cât și atmosfera, la rândul lor, emit energie, doar într-o formă ușor diferită - ca o radiație infraroșie invizibilă sau termică.

Suficient în medie perioadă lungă de timp La fel de multă energie intră în spațiul cosmic sub formă de radiație infraroșie, precum intră sub formă de lumină solară. Astfel, se stabilește echilibrul termic al planetei noastre. Întrebarea este la ce temperatură se va stabili acest echilibru. Dacă nu ar exista atmosferă, temperatura medie a Pământului ar fi de -23 de grade. Acțiune de protecție atmosfera, care absoarbe o parte din radiația infraroșie a suprafeței pământului, duce la faptul că, în realitate, această temperatură este de +15 grade. Creșterea temperaturii este o consecință a efectului de seră din atmosferă, care crește odată cu creșterea cantității de dioxid de carbon și vapori de apă din atmosferă. Aceste gaze absorb cel mai bine radiația infraroșie.

În ultimele decenii, concentrația de dioxid de carbon din atmosferă a crescut din ce în ce mai mult. Asta pentru ca; că volumele de ardere a combustibililor fosili și a lemnului cresc în fiecare an. Ca urmare, temperatura medie a aerului de lângă suprafața Pământului crește cu aproximativ 0,5 grade pe secol. Dacă ritmul actual de ardere a combustibilului și, prin urmare, creșterea concentrației de gaze cu efect de seră, continuă în viitor, atunci, conform unor previziuni, se așteaptă și mai multă încălzire a climei în secolul următor.

1. Efectul de seră: context istoric și cauze

1.1. Informații istorice

Ideea mecanismului efectului de seră a fost formulată pentru prima dată în 1827 de Joseph Fourier în articolul „Notă despre temperaturile globului și a altor planete”, în care a luat în considerare diferite mecanisme pentru formarea climei Pământului, în timp ce el a considerat factori care afectează echilibrul termic general al Pământului (încălzirea prin radiație solară, răcire prin radiație, căldură interioară Pământ), precum și factorii care afectează transferul de căldură și temperaturile zonelor climatice (conductivitate termică, circulație atmosferică și oceanică).

Luând în considerare influența atmosferei asupra balanței radiațiilor, Fourier a analizat experimentul lui M. de Saussure cu un vas înnegrit din interior, acoperit cu sticlă. De Saussure a măsurat diferența de temperatură dintre interiorul și exteriorul unui astfel de vas expus la lumina directă a soarelui. Fourier a explicat creșterea temperaturii în interiorul unei astfel de „mini-sere” în comparație cu temperatura exterioară prin acțiunea a doi factori: blocarea transferului de căldură convectiv (sticla împiedică ieșirea aerului încălzit din interior și intrarea aerului rece din exterior). ) și transparența diferită a sticlei în domeniul vizibil și în infraroșu.

Acesta din urmă factor este cel care a primit denumirea de efect de seră în literatura ulterioară - prin absorbția luminii vizibile, suprafața se încălzește și emite raze termice (infraroșii); Deoarece sticla este transparentă la lumina vizibilă și aproape opac la radiația termică, acumularea de căldură duce la o astfel de creștere a temperaturii la care numărul de raze termice care trec prin sticlă este suficient pentru a stabili echilibrul termic.

Fourier a postulat că proprietățile optice ale atmosferei Pământului sunt similare cu proprietățile optice ale sticlei, adică transparența sa în domeniul infraroșu este mai mică decât transparența în domeniul optic.

1.2. Cauze

Esența efectului de seră este următoarea: Pământul primește energie de la Soare, în principal în partea vizibilă a spectrului, și emite în principal raze infraroșii în spațiul cosmic.

Cu toate acestea, multe gaze conținute în atmosfera sa - vapori de apă, CO2, metan, protoxid de azot etc. - sunt transparente la razele vizibile, dar absorb activ infraroșu, reținând astfel o parte din căldura din atmosferă.

În ultimele decenii, conținutul de gaze cu efect de seră din atmosferă a crescut dramatic. Au apărut și substanțe noi, inexistente anterior, cu spectru de absorbție „de seră” - în primul rând fluorocarburi.

Gazele care provoacă efectul de seră nu sunt doar dioxidul de carbon (CO2). Acestea includ, de asemenea, metanul (CH4), protoxidul de azot (N2O), hidrofluorocarburile (HFC), perfluorocarburile (PFC), hexafluorura de sulf (SF6). Cu toate acestea, arderea combustibililor cu hidrocarburi, însoțită de eliberarea de CO2, este considerată principala cauză a poluării.

Motivul creșterii rapide a gazelor cu efect de seră este evident - acum omenirea arde atât de mult combustibil fosili într-o zi cât s-a format de-a lungul a mii de ani în timpul formării zăcămintelor de petrol, cărbune și gaze. Din această „împingere” sistemul climatic a ieșit din „echilibru” și vedem Mai mult fenomene negative secundare: în special zilele caniculare, secetele, inundațiile, schimbările bruște ale vremii, iar aceasta este cea care provoacă cele mai mari pagube.

Cercetătorii prevăd că, dacă nu se face nimic, emisiile globale de CO2 se vor multiplica de patru ori în următorii 125 de ani. Dar nu trebuie să uităm că o parte semnificativă din viitoarele surse de poluare nu a fost încă construită. În ultima sută de ani, temperatura în emisfera nordică a crescut cu 0,6 grade. Creșterea prognozată a temperaturii în următorul secol va fi între 1,5 și 5,8 grade. Opțiunea cea mai probabilă este 2,5-3 grade.

Cu toate acestea, schimbările climatice nu se referă doar la creșterea temperaturii. Modificările se aplică și altor fenomene climatice. Nu numai căldura intensă, ci și înghețurile bruște severe, inundațiile, curgerile de noroi, tornadele, uraganele se explică prin efectele încălzirii globale. Sistemul climatic este prea complex pentru a ne aștepta la schimbări uniforme și egale în toate părțile planetei. Și oamenii de știință văd principalul pericol astăzi tocmai în creșterea abaterilor de la valorile medii - fluctuații semnificative și frecvente de temperatură.

2. Efectul de seră: mecanism, amplificare

2.1 Mecanismul efectului de seră și rolul acestuia în procesele biosferice

Principala sursă a vieții și a tuturor proceselor naturale de pe Pământ este energia radiantă a Soarelui. Energie radiatie solara dintre toate lungimile de undă care ajung pe planeta noastră pe unitatea de timp pe unitatea de suprafață perpendiculară pe razele soarelui se numește constantă solară și este de 1,4 kJ/cm2. Aceasta este doar o două miliarde din energia emisă de suprafața Soarelui. Din cantitatea totală de energie solară care intră pe Pământ, atmosfera absoarbe -20%. Aproximativ 34% din energia care pătrunde adânc în atmosferă și ajunge la suprafața Pământului este reflectată de norii atmosferei, de aerosolii din ea și de suprafața Pământului însuși. Astfel, -46% din energia solară ajunge la suprafața pământului și este absorbită de aceasta. La rândul său, suprafața pământului și a apei emite radiații infraroșii (termice) cu undă lungă, care parțial merg în spațiu și parțial rămân în atmosferă, rămânând în gazele sale constitutive și încălzind straturile de suprafață ale aerului. Această izolare a Pământului de spațiul cosmic a creat condiții favorabile pentru dezvoltarea organismelor vii.

Natura efectului de seră al atmosferelor se datorează transparenței lor diferite în domeniul vizibil și în infraroșu îndepărtat. Intervalul de lungimi de undă de 400-1500 nm (lumină vizibilă și infraroșu apropiat) reprezintă 75% din energie radiatie solara, majoritatea gazelor nu absorb în acest interval; Imprăștirea Rayleigh în gaze și împrăștierea pe aerosolii atmosferici nu împiedică radiația acestor lungimi de undă să pătrundă în adâncurile atmosferei și să ajungă la suprafața planetelor. Lumina solară este absorbită de suprafața planetei și de atmosfera acesteia (în special radiația din regiunile UV și IR apropiate) și le încălzește. Suprafața încălzită a planetei și atmosfera radiază în intervalul infraroșu îndepărtat: de exemplu, în cazul Pământului (), 75% din radiația termică se încadrează în intervalul 7,8-28 microni, pentru Venus - 3,3-12 microni .

Atmosfera care conține gaze care absorb în această regiune a spectrului (așa-numitele gaze cu efect de seră - H2O, CO2, CH4 etc.) este în esență opacă pentru o astfel de radiație direcționată de la suprafața sa în spațiul cosmic, adică are o mare grosimea optică.Datorită acestei opacităţi, atmosfera devine bun izolator termic, ceea ce, la rândul său, duce la faptul că reemisia energiei solare absorbite în spațiul cosmic are loc în straturile reci superioare ale atmosferei. Ca rezultat, temperatura efectivă a Pământului ca radiator se dovedește a fi mai mică decât temperatura suprafeței sale.

Astfel, radiația termică întârziată venită de la suprafața pământului (ca un film peste o seră) a primit denumirea figurativă de efect de seră. Gazele care captează radiațiile termice și împiedică scurgerea căldurii în spațiul cosmic se numesc gaze cu efect de seră. Datorită efectului de seră, temperatura medie anuală la suprafața Pământului în ultimul mileniu este de aproximativ 15°C. Fără efectul de seră, această temperatură ar scădea la -18°C și existența vieții pe Pământ ar deveni imposibilă. Principalul gaz cu efect de seră al atmosferei este vaporii de apă, care blochează 60% din radiația termică a Pământului. Conținutul de vapori de apă din atmosferă este determinat de ciclul apei planetare și (cu fluctuații puternice de latitudine și altitudine) este aproape constant. Aproximativ 40% din radiația termică a Pământului este prinsă de alte gaze cu efect de seră, inclusiv mai mult de 20% de dioxid de carbon. Principal izvoare naturale CO2 în atmosferă - erupții vulcanice și incendii naturale de pădure. În zorii evoluției geobiochimice a Pământului, dioxidul de carbon a intrat în Oceanul Mondial prin vulcani subacvatici, l-a saturat și a fost eliberat în atmosferă. Încă nu există estimări precise ale cantității de CO2 din atmosferă în stadiile incipiente ale dezvoltării acesteia. Conform rezultatelor analizei rocilor bazaltice ale crestelor subacvatice din oceanele Pacific si Atlantic, geochimistul american D. Marais a ajuns la concluzia ca continutul de CO2 din atmosfera in primul miliard de ani de existenta a fost de o mie de ori mai mare decat in prezent. - aproximativ 39%. Apoi temperatura aerului din stratul de suprafață a ajuns la aproape 100°C, iar temperatura apei din oceane s-a apropiat de punctul de fierbere (efectul „superseră”). Odată cu apariția organismelor fotosintetice și a proceselor chimice de legare a dioxidului de carbon, a început să funcționeze un mecanism puternic pentru îndepărtarea CO2 din atmosferă și ocean în rocile sedimentare. Efectul de seră a început să scadă treptat până la atingerea echilibrului în biosferă, care a avut loc înainte de începutul erei industrializării și care corespunde conținutului minim de dioxid de carbon din atmosferă - 0,03%. În absența emisiilor antropice, ciclul carbonului al biotei terestre și acvatice, hidrosferei, litosferei și atmosferei era în echilibru. Eliberarea de dioxid de carbon în atmosferă din cauza activității vulcanice este estimată la 175 milioane de tone pe an. Precipitațiile sub formă de carbonați leagă aproximativ 100 de milioane de tone.Rezerva oceanică de carbon este mare - este de 80 de ori mai mare decât cea atmosferică. De trei ori mai mult decât în atmosferă, carbonul este concentrat în biotă, iar odată cu creșterea CO2 crește productivitatea vegetației terestre.

Philippe de Saussure a făcut odată un experiment: a expus la soare un pahar acoperit cu un capac, după care a măsurat temperatura din interiorul paharului și din exterior. Temperatura din interior și din exterior a fost diferită - într-un pahar închis era puțin mai cald. Puțin mai târziu, în 1827, fizicianul Joseph Fourier a emis ipoteza că sticla de pe pervaz ar putea servi ca model al planetei noastre - același lucru se întâmplă și sub straturile atmosferei.

Și s-a dovedit a avea dreptate, acum fiecare școlar a auzit cel puțin o dată termenul „efect de seră”, asta se întâmplă cu Pământul acum, ce ni se întâmplă acum. Problema efectului de seră este una dintre problemele globale de mediu care poate duce la pagube catastrofale asupra planetei noastre, florei și faunei acesteia. De ce este periculos efectul de seră? Care sunt cauzele și consecințele sale? Există modalități de a rezolva această problemă?

Definiție

Efectul de seră - o creștere a temperaturii suprafeței pământului și a aerului, care implică schimbări ale climei. Cum se întâmplă asta?

Imaginați-vă că suntem în același pahar pe pervazul ferestrei din laboratorul lui Philippe de Saussure. Vremea este caldă afară, razele soarelui care cad pe sticlă pătrund prin sticlă, încălzindu-i fundul. Ea, la rândul său, emite energia absorbită sub formă de radiație infraroșie în aerul din interiorul sticlei, încălzindu-l astfel. Radiația infraroșie nu poate trece înapoi prin pereți, lăsând căldură înăuntru. Temperatura din interiorul paharului crește și ne încingem.

În cazul scării planetei Pământ totul funcționează puțin mai complicat, în condițiile în care în loc de sticlă avem straturi ale atmosferei și, împreună cu raze de soare Efectul de seră este creat de mulți alți factori.

Cauzele efectului de seră

Activitatea umană este unul dintre principalii factori în formarea efectului de seră. Este de remarcat faptul că efectul de seră a existat cu câteva secole înainte progres tehnic și industrial dar în sine nu reprezintă nicio amenințare. Cu toate acestea, cu poluarea aerului din fabrici, emisiile Substanțe dăunătoare, precum și arderea cărbunelui, petrolului și gazelor, situația s-a înrăutățit. Dioxidul de carbon și alți compuși periculoși formați în același timp contribuie nu numai la creșterea bolilor oncologice în rândul populației, ci și la creșterea temperaturii aerului.

Mașini și camioane contribuie, de asemenea, la cocktailul de substanțe nocive emise în aer, sporind astfel efectul de seră.

suprapopulare face ca mașina de consum și cerere să funcționeze mai productiv: se deschid noi fabrici, ferme de creștere a vitelor, se produc mai multe mașini, crescând presiunea asupra atmosferei de sute de ori. Natura însăși ne oferă una dintre soluții – spații forestiere nesfârșite care pot purifica aerul și pot reduce nivelul de dioxid de carbon din atmosferă. Cu toate acestea, o persoană în număr mare taie paduri.

În industria agricolă, în marea majoritate a cazurilor, fertilizatori chimici, contribuind la eliberarea de azot - unul dintre gazele cu efect de seră. Există agricultura ecologică, despre care puteți citi aici. Este absolut inofensiv pentru atmosfera Pământului, deoarece folosește doar îngrășăminte naturale, dar, din păcate, procentul unor astfel de ferme este extrem de mic pentru a „acoperi” fermele agricole neecologice cu activitățile lor.

În același timp, gropile de gunoi uriașe contribuie la creșterea gazelor cu efect de seră, unde gunoiul uneori se aprinde spontan sau putrezește foarte mult timp, eliberând aceleași gaze cu efect de seră.

Consecințele efectului de seră

O creștere nenaturală a temperaturii atrage după sine o schimbare a climei zonei și, în consecință, dispariția multor reprezentanți ai florei și faunei care nu sunt adaptate acestui climat. unu problema ecologica dă naștere altuia – epuizarea speciei.

De asemenea, fiind în condițiile unei „bai de aburi”, ghețarii sunt „depozite” colosale de apă dulce! - se topesc încet, dar sigur. Din această cauză, nivelul Oceanului Mondial va crește, ceea ce înseamnă că va inunda zonele de coastă, iar suprafața de uscat va scădea.

Unii ecologisti prevăd că nivelul Oceanului Mării, dimpotrivă, va scădea, iar în 200 de ani. Va începe să se usuce lent sub influența temperaturii ridicate. Nu doar temperatura aerului va crește, ci și temperatura apei, ceea ce înseamnă că multe organisme nu vor supraviețui, al căror sistem de viață este atât de fin organizat încât scăderile de temperatură de 1-2 grade sunt fatale pentru aceasta. De exemplu, recife întregi de corali se sting deja, transformându-se în grămezi de depozite moarte.

Impactul asupra sănătății umane nu trebuie ignorat. O creștere a temperaturii aerului contribuie la răspândirea activă a unor astfel de viruși care pun viața în pericol precum Ebola, boala somnului, gripa aviară, febra galbenă, tuberculoza etc. Decesul din deshidratare și insolație va crește.

Soluții

În ciuda faptului că problema este globală, soluția ei constă în mai multe actiuni simple. Dificultatea este că ar trebui să le execute cât mai mulți oameni.

6. A educa rudele, prietenii și cunoștințele, pentru a educa la copii nevoia de a avea grijă de natură. La urma urmei, orice problemă poate fi rezolvată acționând împreună.

Efectul de seră, care a fost agravat din mai multe motive obiective, a căpătat consecințe negative asupra ecologiei planetei. Aflați mai multe despre ce este efectul de seră, care sunt cauzele și modalitățile de rezolvare a problemelor de mediu care au apărut.

Efectul de seră: cauze și consecințe

Prima mențiune despre natura efectului de seră a apărut în 1827 într-un articol al fizicianului Jean Baptiste Joseph Fourier. Lucrarea sa s-a bazat pe experiența elvețianului Nicolas Theodore de Saussure, care a măsurat temperatura din interiorul unui borcan cu sticlă colorată atunci când a fost expus la lumina soarelui. Omul de știință a descoperit că temperatura din interior este mai mare datorită faptului că energia termică nu poate trece prin sticla tulbure.

Folosind această experiență ca exemplu, Fourier a descris că nu toată energia solară care ajunge la suprafața Pământului este reflectată în spațiu. Gazele cu efect de seră captează o parte din energia termică în straturile inferioare ale atmosferei. Se compune din:

acid carbonic;
metan;
ozon;
vapor de apă.

Ce este efectul de seră? Aceasta este o creștere a temperaturii straturilor atmosferice inferioare datorită acumulării de energie termică pe care o dețin gazele cu efect de seră. Atmosfera Pământului (straturile sale inferioare) din cauza gazelor se dovedește a fi destul de densă și nu trece în spațiu energie termală. Drept urmare, suprafața Pământului se încălzește.

Începând cu anul 2005, temperatura medie anuală a suprafeței pământului a crescut cu 0,74 grade în ultimul secol. În următorii ani, este de așteptat să crească rapid cu 0,2 grade pe deceniu. Acesta este un proces ireversibil de încălzire globală. Dacă dinamica continuă, atunci în 300 de ani vor avea loc schimbări de mediu ireparabile. Prin urmare, omenirea este amenințată cu dispariția.

Oamenii de știință numesc astfel de cauze ale încălzirii globale ca:

activitate umană industrială mare. Conduce la o creștere a emisiilor de gaze în atmosferă, ceea ce îi modifică compoziția și duce la creșterea conținutului de praf;

arderea combustibililor fosili (petrol, cărbune, gaz) la centrale termice, în motoarele auto. Ca urmare, emisiile de dioxid de carbon cresc. În plus, intensitatea consumului de energie este în creștere – cu o creștere a populației lumii cu 2% pe an, necesarul de energie crește cu 5%;
dezvoltarea rapidă a agriculturii. Rezultă o creștere a emisiilor de metan în atmosferă (producția excesivă de îngrășăminte organice ca urmare a degradarii, emisii de la instalațiile de biogaz, creșterea cantității de deșeuri biologice din creșterea animalelor/păsărilor);
o creștere a numărului de gropi de gunoi, motiv pentru care emisiile de metan sunt în creștere;
defrișări. Încetinește absorbția dioxidului de carbon din atmosferă.

Consecințele încălzirii globale sunt monstruoase pentru umanitate și viața de pe planetă în ansamblu. Deci, efectul de seră și consecințele sale provoacă o reacție în lanț. Convinge-te singur:

1. Cea mai mare problemă este că, din cauza temperaturilor în creștere, suprafața Pământului începe să se topească gheață polară ceea ce face ca nivelul mării să crească.

2. Acest lucru va duce la inundarea terenurilor fertile din văi.

3. Inundațiile marilor orașe (Sankt Petersburg, New York) și țări întregi (Olanda) vor duce la probleme sociale asociate cu nevoia de relocare a oamenilor. Drept urmare, sunt posibile conflicte și revolte.

4. Datorită încălzirii atmosferei, perioada de topire a zăpezii este redusă: se topesc mai repede, iar ploile sezoniere se termină mai repede. Ca urmare, numărul de zile uscate crește. Potrivit experților, odată cu creșterea temperaturii medii anuale cu un grad, aproximativ 200 de milioane de hectare de păduri se vor transforma în stepe.

5. Din cauza scăderii numărului de spații verzi, procesarea dioxidului de carbon ca urmare a fotosintezei va scădea. Efectul de seră se va intensifica, iar încălzirea globală se va accelera.

6. Datorită încălzirii suprafeței Pământului, evaporarea apei va crește, ceea ce va crește efectul de seră.

7. Din cauza creșterii temperaturii apei și a aerului, va exista o amenințare la adresa vieții unui număr de ființe vii.

8. Din cauza topirii ghețarilor și a creșterii nivelului Oceanului Mondial, granițele sezoniere se vor schimba, iar anomaliile climatice (furtuni, uragane, tsunami) vor deveni mai frecvente.

9. O creștere a temperaturii pe suprafața Pământului va avea un impact negativ asupra sănătății umane și, în plus, va provoca dezvoltarea unor situații epidemiologice asociate cu dezvoltarea bolilor infecțioase periculoase.

Efectul de seră: modalități de rezolvare a problemei

Problemele de mediu globale asociate cu efectul de seră pot fi prevenite. Pentru a face acest lucru, omenirea trebuie să elimine în mod coordonat cauzele încălzirii globale.

Ce ar trebui făcut mai întâi:

Reduceți cantitatea de emisii în atmosferă. Acest lucru se poate realiza dacă echipamentele și mecanismele mai ecologice sunt puse în funcțiune peste tot, dacă sunt instalate filtre și catalizatori; introduce tehnologii și procese „verzi”.
Reduceți consumul de energie. Pentru a face acest lucru, va fi necesar să treceți la producția de produse mai puțin consumatoare de energie; creșterea eficienței la centralele electrice; să implice programe de termomodernizare a locuințelor, să introducă tehnologii de creștere a eficienței energetice.
Schimbați structura surselor de energie. Creșterea cantității totale de energie generată din partea primită surse alternative(soare, vânt, apă, temperatura solului). Reduceți utilizarea surselor de energie fosilă.
Dezvoltați tehnologii ecologice și cu emisii scăzute de carbon în agriculturăși industrie.
Creșterea utilizării materiilor prime reciclate.
Restaurați pădurile, tratați eficient incendii forestiere pentru a mări suprafața spațiilor verzi.

Modalități de rezolvare a problemelor apărute din cauza efectului de seră sunt cunoscute de toată lumea. Omenirea trebuie să realizeze la ce duc acțiunile sale inconsecvente, să evalueze amploarea catastrofei iminente și să ia parte la salvarea planetei!