Парниковый эффект связан с накоплением в атмосфере




Установлено, что усиленный парниковый эффект представляет собой нарушение климатического равновесия Земли, вызванное увеличением концентрации парниковых газов, что привело к росту глобальных средних температур поверхности. Описаны последствия, вызванные усиленным парниковым эффектом. В частности, установлено, что увеличение парниковых газов привело к такому явлению как глобальное потепление, в результате чего по всему миру наблюдаются климатические изменения, которые в некоторых районах уже имеют необратимый характер. Сделан вывод, что поскольку условия, в которых мы живём, идеальны для жизни, рост температуры может быть губительным для нас и для любых других живых существ на Земле.

Ключевые слова: парниковый эффект, парниковые газы, глобальное потепление, экологические последствия, экономические последствия.

Сегодня происходят масштабные пространственно-временные климатические изменения на Земле глобального и регионального характера — так называемый усиленный парниковый эффект. Помимо глобального потепления, увеличение различных парниковых газов влечёт другие последствия, включая подкисление океана, загрязнение смогом, истощение озонового слоя, а также изменение уровня роста растений и уровня их питания.


Поэтому изучение этой темы и своевременное получение надёжных исследований и оценок особенно сегодня имеет исключительно важное значение.

Парниковые газы — группа газов атмосферы, способных задерживать и поглощать инфракрасное (тепловое) излучение поверхности Земли, создавая в атмосфере парниковый эффект.

Вследствие деятельности человека химический состав атмосферы изменился за счёт накопления парниковых газов — прежде всего углекислого газа (СО2), метана (СН4) и оксида диазота (N2O, закиси азота). К основным парниковым газам (помимо главного парникового газа Земли — водяного пара (влажность воздуха тропосферы, H2O)) также относятся гидрофторуглеродные (ГФУ) и перфторуглеродные (ПФУ) соединения, гексафторид серы (SF6, элегаз) и трифторид азота (NF3).

Атмосферные концентрации парниковых газов определяются балансом между источниками (выбросы газа в результате деятельности человека и природными системами) и поглотителями (удаление газа из атмосферы путём конверсии в другое химическое соединение). Доля оставшегося количества газа в атмосфере по истечении определённого времени носит название «воздушная фракция» (airborne fraction — AF).


Определим этапы образования усиленного парникового эффекта:

Шаг 1: Солнечная радиация достигает атмосферы Земли — часть её отражается обратно в космос.

Шаг 2: Остальная энергия солнца поглощается землей и океанами, нагревая Землю.

Шаг 3: Тепло исходит от Земли в направлении космоса.

Шаг 4: Часть этого тепла задерживается парниковыми газами в атмосфере, сохраняя Землю достаточно тёплой, чтобы поддерживать жизнь.

Шаг 5: Деятельность человека — сжигание ископаемого топлива, сельское хозяйство, обезлесение и т. д. — увеличивает количество парниковых газов, выделяемых в атмосферу.

Шаг 6: В результате образуется дополнительное тепло, которое способствует повышению температуры Земли.

По данным Всемирной метеорологической организации, в течение 2016 года концентрация в атмосфере двуокиси углерода росла невиданными ранее темпами. По данным исследователей, в течение 2016 года темп роста содержания углекислоты в воздухе превышал на 50 процентов среднегодовые темпы за все предыдущие 10 лет. Главной причиной такого внезапного роста содержания «парникового газа» с 400 до 403,3 доли на миллион учёные объясняют несколькими факторами, прежде всего «сочетанием человеческой деятельности и сильным ураганом Эль-Ниньо» [4]. Нынешние показатели такие же высокие, как и несколько миллионов лет назад. Тогда уровень мирового океана на 20 метров превышал нынешний уровень, предостерегают представители организации.


В 2016 году также наблюдалось повышение концентрации и других «парниковых газов», в том числе и метана, хотя и не такими быстрыми темпами, как в случае с двуокисью углерода. Эти данные были обнародованы за неделю до проведения Климатической конференции ООН, которая прошла с 6 по 17 ноября 2017 года в немецком Бонне.

Чтобы не допустить опасного антропогенного воздействия на климатическую систему Земли ввиду продолжающихся выбросов парниковых газов в атмосферу, почти четверть века назад была принята Рамочная конвенция ООН об изменении климата (РКИК ООН).

Основной вклад в антропогенную эмиссию парниковых газов вносит диоксид углерода, доля которого в общей эмиссии газов с непосредственным парниковым эффектом, подпадающим под действие РКИК ООН, составляет более 75 %. Ещё 16 % составляет метан, около 6 % — закись азота и около 2 % — прочие парниковые газы.

Эмиссия парниковых газов и их возрастающая концентрация в атмосфере уже оказывают влияние на окружающую среду, здоровье человека и экономику. Эти изменения заметно проявляются по всему миру. Рассмотрим какие последствия имеет увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере, то есть чем грозит усиление парникового эффекта.

1. Глобальное потепление.

Большинство климатологов согласны с тем, что основной причиной нынешнего глобального потепления является усиление «парникового эффекта» ввиду человеческой деятельности [9, с. 4–5]. И в пятом оценочном докладе Межправительственная группа экспертов по изменению климата, группа из 1300 независимых научных экспертов из стран во всём мире под эгидой Организации Объединённых Наций, сделала вывод о том, что вероятность того, что в результате деятельности человека за последние 50 лет наша планета существенно нагрелась, составляет более 95 % [9, с.


. Увеличение концентрации парниковых газов приводит к уменьшению исходящего инфракрасного излучения, поэтому климат Земли должен каким-то образом измениться, чтобы восстановить баланс между входящим и исходящим излучением. Это «климатическое изменение» будет включать в себя «глобальное потепление» поверхности Земли, поскольку прогревание является самым простым способом избавиться от лишней энергии. Однако небольшое повышение температуры повлечёт за собой многие другие изменения, например, в облачном покрове и ветровых структурах.

Используя сложные климатические модели, Межправительственная группа экспертов по изменению климата прогнозирует, что глобальная средняя температура поверхности поднимется с 1,4 ℃ до 5,8 ℃ к концу 2100 года [13].

Вредное воздействие глобального потепления на окружающую среду проявляется в таких негативных последствиях как опустынивание, увеличение таяния снега и льда, повышение уровня моря, сильные штормы и экстремальные природные явления [3]. 2017 год стал рекордным по количеству ураганов в Атлантике, что даёт представление о возможных природных катаклизмах в будущем, которые будут иметь ещё более масштабный характер.


В мировом океане уже начались неотвратимые процессы. Уровень воды повышается, океан закисляется. Рост уровня моря при глобальном потеплении произойдёт по причине двух разных процессов. Во-первых, более тёплая температура вызывает повышение уровня моря ввиду теплового расширения морской воды. Во-вторых, вода из тающих ледников и ледяных пластов Гренландии и Антарктиды также добавит воду в океан. Предполагается, что средний уровень моря в мире возрастёт на 0,09–0,88 м до 2100 года. Лёд, который покрывает 10 процентов поверхности Земли, исчезает невероятно быстрыми темпами [11]. Так, ожидается, что Северный Ледовитый океан станет практически свободным ото льда летом до середины XXI века [13, 5]. В Арктике менее чем за 40 лет исчезло более 2 млн км2 льда. Катастрофическое уменьшение ледового покрова в Арктике подтверждают данные NSIDC. В 2015 году летом под завершение сезона таяния, его площадь достигла своего второго самого низкого показателя, сократившись до 4,14 млн км2. Данные со спутников NASA’s GRACE показывают, что ледяные покровы как в Антарктике, так и в Гренландии теряют массу. С 2002 года Антарктида ежегодно теряет около 118 гигатонн льда, в то время как лёд арктической Гренландии теряет примерно 281 гигатонн ежегодно. В 2017 году наблюдалось ошеломляющее снижение антарктического морского льда [8]. В июле 2017 года от ледника в Антарктиде откололся гигантский айсберг площадью почти шесть тысяч квадратных километров и весом один триллион тонн. Учёные ожидают, что он будет плыть на север, распадётся на части и растает в тёплых водах [1]. Уменьшение массы антарктического льда представлено на рис. 1.


Парниковый эффект связан с накоплением в атмосфере

Рис. 1. Динамика изменения массы антарктического льда (по данным NASA)

Увеличение уровня углекислого газа привело к тому, что кислотность мирового океана увеличилась на 30 %. Океан служит в качестве раковины для газа и поглощает около четверти выбросов углекислого газа, который затем продолжает реагировать с морской водой и образует углекислоту. Так как уровень углекислого газа в атмосфере повышается, подкисление океана увеличивается.

Многие биологические виды не могут адаптироваться к изменениям климата, в результате чего наблюдается сокращение биоразнообразия на Земле.

У многих людей, в том числе и высокопоставленных, складывается ложное представление о глобальном потеплении. Так, считается, что глобальное потепление буквально является «потеплением» — повышением температуры. К примеру, президент США Дональд Трамп ещё до того, как занять должность, резко высказывался по изменению климата, называя его «фейковым». Но глобальное потепление, прежде всего, характеризуется континентальностью, то есть резким изменением погоды, перепадами температур, растущей разницей между зимними и летними температурами в отдельных регионах, многочисленными стихийными бедствиями. Среди учёных бытует мнение, что глобальное потепление не обязательно означает увеличение количества одного типа бедствий, в частности ураганов. На самом деле это значит, что наиболее мощные и деструктивные катаклизмы будут учащаться, а главное, увеличится их разнообразие.


В начале 2016 года по результатам Всемирного саммита по изменению климата в Париже 194 страны-члены Рамочной конвенции ООН об изменении климата подписали Парижское соглашение — государства обязались «приглушить» темпы глобального потепления, начав регулирование выбросов в атмосферу СО2. 11 декабря 2017 года на парижском саммите «Одна Планета», посвящённом второй годовщине принятия Парижского климатического соглашения, президент Франции Эммануэль Макрон выразил жёсткое предостережение относительно климатических изменений на Земле. Французский лидер подчеркнул, что человечество «проигрывает борьбу» против глобального потепления [10].

2. Воздействие на человека

1) Экономическое воздействие: более половины населения Земли живёт в 100 километрах от моря. Большая часть этого населения находится в городских районах, которые служат морскими портами. Поддающееся измерению повышение уровня моря окажет серьёзное экономическое воздействие на низменные прибрежные районы и острова, например, увеличивая темпы эрозии пляжей вдоль береговых линий, поднимая уровень моря, вытесняя свежие подземные воды на значительное расстояние в пределах страны.


Ожидается, что воздействие усиления парникового эффекта на здоровье человека создаст дополнительный экономический стресс для систем здравоохранения и социальной поддержки. Ожидается увеличение ущерба для инфраструктуры (например, дорог и мостов), вызванного экстремальными погодными явлениями, оттаиванием вечной мерзлоты и ростом уровня моря, и т. д. По данным Всемирного банка, наводнения, землетрясения, цунами и другие природные катаклизмы ежегодно увеличивают количество бедного населения на 26 млн. человек [2]. При этом стихийные бедствия причиняют глобальной экономике ущерб в размере полтриллиона долларов. Последнее исследование банка, которое охватило 117 стран, показало, что «выходки» природы стоили человечеству 520 млрд долларов в год — это на 60 % больше, чем отмечалось в предыдущих подсчётах мировой организации.

Во Всемирном банке подсчитали, что по меньшей мере 100 млн человек могут оказаться за чертой бедности к 2030 году в результате глобального потепления. Глобальное потепление может привести к распространению болезней и вреда для урожая. Всемирный банк также отмечает, что бедное население уже страдает от его последствий, а именно от засух и наводнений, ведь именно бедные слои населения являются зависимыми от сельского хозяйства. В 2015 году 19 млн человек стали климатическими переселенцами. Если ситуация не изменится, к 2050 году таких климатических беженцев в мире будет насчитываться около 250 млн.

Если климатические изменения будут продолжаться, Индия, Пакистан и Бангладеш могут к концу XXI века стать непригодными для жизни человека из-за высокой жары и влажности.


сегодня лишь два процента населения Индии живут в местностях, где наблюдается опасная комбинация высоких температур и влажности. Однако опубликованное в журнале Science Advances исследования прогнозируют, что этот показатель вырастет до 70 процентов, если усилия, направленные на сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу, окажутся напрасными [5].

Эксперименты показали, что при более высоких концентрациях СО2 рост растений может ускоряться. Высокий уровень углекислого газа делает углерод более доступным для растений, которые используют его в качестве питания, но они также нуждаются и в других питательных веществах (таких как азот, фосфор и т. д.) для роста и выживания. Без увеличения этих питательных веществ качество питания многих растений уменьшится [2].

Эффект глобального потепления может повлиять на общую циркуляцию атмосферного воздуха и таким образом изменить глобальную картину осадков, а также изменить содержание влаги в почве на разных континентах. За последние 20 лет почти в 2 раза увеличилось количество гидрометеорологических явлений. Тенденции в изменении количества атмосферных осадков ведут к изменению на территории стока рек. И в данном случае доминирующей тенденцией является увеличение стока крупнейших рек бассейна Северного Ледовитого океана.

2) Воздействие на водные системы: потеря прибрежных водно-болотных угодий приведёт, безусловно, к уменьшению количества популяций рыб, особенно моллюсков. Увеличение солёности в эстуариях может уменьшить обилие пресноводных видов, но при этом популяция морских видов возможно увеличится. Однако полное воздействие на морские виды неизвестно.


3) Влияние на гидрологический цикл: глобальные осадки, вероятно, возрастут. Однако неизвестно, как изменится региональный характер осадков. В некоторых регионах может быть больше осадков, тогда как другие будут страдать от их недостатка. Более того, высокие температуры, вероятно, увеличивают испарение. Эти изменения, вероятно, создадут новые нагрузки на многие системы управления водными ресурсами.

Повышение температуры окружающей среды и изменения в связанных процессах напрямую связаны с увеличением выбросов антропогенных парниковых газов в атмосферу. Рост температуры на Земле в основном вызван выбросом углеродсодержащего соединения из потребления ископаемых видов топлива для выработки электроэнергии. Концентрации углекислого газа, метана и окиси азота растут в последние годы, поэтому их парниковые газы, главным образом хлорфторуглероды (ХФУ), были эмитированы в атмосферу в значительном количестве.

На конференции в Бонне, которая прошла с 6 по 17 ноября в 2017 году, учёные пришли к выводу, что каждые десять лет человечеству необходимо уменьшать количество выбросов СО2 в два раза. До 2050 года эмиссия углекислого газа при таких условиях должна достигнуть нулевого уровня [7]. Необходимо внедрять альтернативные источники энергии, в частности, повсеместно устанавливать солнечные батареи.

В заключение представляется необходимым также отметить, что человечество уже переступило черту и необратимые процессы уже запущены, поэтому мы уже сейчас вынуждены приспосабливаться к новым климатическим условиям.

Литература:

  1. Another giant iceberg has broken free from Antarctica: Mass of ice FOUR TIMES the size of Manhattan separates from the Pine Island Glacier. — 29.09.2017. — [Electronic resource]. Access point: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4920970/Huge-iceberg-breaks-Antarctica-s-Pine-Island-Glacier.html#ixzz5157k1hkt
  2. Climat action. — [Electronic resource]. Access point: http://datatopics.worldbank.org/sdgatlas/SDG-13-climate-action.html
  3. COP 23 — UN Climate Change Conference in Bonn. — [Electronic resource]. Access point: https://www.cop23.de/en/
  4. COP23: UN Climate Change Conference 2017. — [Electronic resource]. Access point: http://www.un.org/sustainabledevelopment/cop23/
  5. Due to the heat of Asia will become uninhabitable. — 03.08.2017. — [Electronic resource]. Access point: http://micetimes.asia/due-to-the-heat-of-asia-will-become-uninhabitable/
  6. Effects of increased greenhouse gas emissions. — [Electronic resource]. Access point: https://whatsyourimpact.org/effects-increased-greenhouse-gas-emissions#footnote9_yhwssbq
  7. Global Ice Viewer
  8. If greenhouse gas emissions ended now. — July 7, 2017. http://earthsky.org/earth/if-greenhouse-gas-emissions-ended-right-now
  9. IPCC Fifth Assessment Report, 2014: Climate Change 2014. Synthesis Report. Summary for Policymakers. — 32 p.
  10. One Planet Summit. — [Electronic resource]. Access point: https://www.diplomatie.gouv.fr/en/french-foreign-policy/climate/one-planet-summit/
  11. Sentinels of Climate Change — [Electronic resource]. Access point: https://climate.nasa.gov/interactives/global-ice-viewer/#/3
  12. What Are The Chances Of Another Katrina? — [Electronic resource]. Access point: https://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=11870
  13. When will the Arctic be ice free? — October 5, 2016. — [Electronic resource]. Access point: http://sciencenordic.com/when-will-arctic-be-ice-free

Источник: moluch.ru

Содержание

Введение

1. Парниковый эффект: исторические сведения и причины

1.1. Исторические сведении

1.2. Причины

2. Парниковый эффект: механизм образования, усиление

2.1. Механизм парникового эффекта и его роль в биосферных

процессах

2.2. Усиление парникового эффекта в индустриальную эпоху

3. Последствия усиления парникового эффекта

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Основным источником энергии, поддерживающим жизнь на Земле, является солнечная радиация — электромагнитное излучение Солнца, проникающее в земную атмосферу. Солнечная энергия поддерживает также и все атмосферные процессы, которые определяют смену сезонов: весна-лето-осень-зима, а также изменения погодных условий.

Около половины солнечной энергии приходится на видимую часть спектра, которую мы воспринимаем как солнечный свет. Эта радиация достаточно свободно проходит через земную атмосферу и поглощается поверхностью суши и океанов, нагревая их. Но ведь солнечная радиация поступает на Землю ежедневно в течение многих тысячелетий, почему же в таком случае Земля не перегревается и не превращается в маленькое Солнце?

Дело в том, что и земля, и водная поверхность, и атмосфера в свою очередь тоже испускают энергию, только уже в несколько иной форме — как невидимое инфракрасное, или тепловое, излучение.

В среднем же достаточно длительное время в космическое пространство уходит ровно столько энергии в виде инфракрасного излучения, сколько ее поступает в виде солнечного света. Таким образом, устанавливается тепловое равновесие нашей планеты. Весь вопрос в том, при какой температуре установится это равновесие. Если бы атмосферы не было, средняя температура Земли составляла бы -23 градуса. Защитное действие атмосферы, поглощающей часть инфракрасного излучения земной поверхности, приводит к тому, что в действительности эта температура составляет +15 градусов. Повышение температуры — суть следствие парникового эффекта в атмосфере, который усиливается с увеличением количества углекислого газа и водяного пара в атмосфере. Эти газы лучше всего поглощают инфракрасную радиацию.

В последние десятилетия в атмосфере все больше и больше увеличивается концентрация углекислого газа. Это происходит оттого; что с каждым годом увеличиваются объемы сжигания ископаемого топлива и древесины. Вследствие этого средняя температура воздуха у поверхности Земли повышается примерно на 0,5 градуса за столетие. Если нынешние темпы сжигания топлива, а значит, и повышение концентрации парниковых газов сохранятся и в дальнейшем, то, по некоторым прогнозам, в следующем столетии ожидается еще большее потепление климата.

1. Парниковый эффект: исторические сведения и причины

1.1. Исторические сведения

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

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

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

Фурье постулировал, что оптические свойства атмосферы Земли аналогичны оптическим свойствам стекла, то есть её прозрачность в инфракрасном диапазоне ниже, чем прозрачность в диапазоне оптическом.

1.2. Причины

Суть парникового эффекта состоит в следующем: Земля получает энергию от Солнца, в основном, в видимой части спектра, а сама излучает в космическое пространство, главным образом, инфракрасные лучи.

Однако многие содержащиеся в ее атмосфере газы — водяной пар, СО2, метан, закись азота и т. д. — прозрачны для видимых лучей, но активно поглощают инфракрасные, удерживая тем самым в атмосфере часть тепла.

В последние десятилетия содержание парниковых газов в атмосфере очень сильно выросло. Появились и новые, ранее не существовавшие вещества с "парниковым" спектром поглощения — прежде всего фторуглеводороды.

Газы, вызывающие парниковый эффект, — это не только диоксид углерода (CO2). К ним также относятся метан (CH4), закись азота (N2O), гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ), гексафторид серы (SF6). Однако именно сжигание углеводородного топлива, сопровождающееся выделением CO2, считается основной причиной загрязнения.

Причина быстрого роста количества парниковых газов очевидна, — человечество сейчас сжигает за день столько ископаемого топлива, сколько его образовывалось за тысячи лет в период образования месторождений нефти, угля и газа. От этого «толчка» климатическая система вышла из «равновесия» и мы видим большее число вторичных негативных явлений: особо жарких дней, засух, наводнений, резких скачков погоды, причем именно это и наносит наибольший урон.

Согласно прогнозам исследователей, если ничего не предпринимать, мировые выбросы CO2 в течение ближайших 125 лет вырастут вчетверо. Но нельзя забывать и о том, что значительная часть будущих источников загрязнения еще не построена. За последние сто лет температура в северном полушарии увеличилась на 0,6 градуса. Прогнозируемый рост температуры в следующем столетии составит от 1,5 до 5,8 градусов. Наиболее вероятный вариант — 2,5-3 градуса.

Однако изменения климата — это не только повышение температуры. Изменения касаются и других климатических явлений. Не только сильная жара, но и сильные внезапные заморозки, наводнения, сели, смерчи, ураганы объясняют эффектами глобального потепления. Климатическая система слишком сложна, чтобы ожидать от нее равномерного и одинакового изменения во всех точках планеты. И главную опасность ученые видят сегодня именно в росте отклонения от средних значений — значительных и частых колебаний температуры.

2. Парниковый эффект: механизм, усиление

2.1 Механизм парникового эффекта и его роль в биосферных процессах

Основным источником жизни и всех природных процессов на Земле является лучистая энергия Солнца. Энергия солнечной радиации всех длин волн, поступающая на нашу планету в единицу времени на единицу площади, перпендикулярной солнечным лучам, называется солнечной постоянной и составляет 1,4 кДж/см2. Это лишь одна двухмиллиардная доля энергии, излучаемой поверхностью Солнца. Из общего количества солнечной энергии, поступающей на Землю, атмосфера поглощает -20%. Примерно 34% энергии, проникающей в глубь атмосферы и доходящей до поверхности Земли, отражается облаками атмосферы, аэрозолями, в ней находящимися, и самой поверхностью Земли. Таким образом, до земной поверхности доходит -46% солнечной энергии и поглощается ею. В свою очередь поверхность суши и воды излучает длинноволновую инфракрасную (тепловую) радиацию, которая частично уходит в космос, а частично остается в атмосфере, задерживаясь входящими в ее состав газами и нагревая приземные слои воздуха. Эта изоляция Земли от космического пространства создала благоприятные условия для развития живых организмов.

Природа парникового эффекта атмосфер обусловлена их различной прозрачностью в видимом и дальнем инфракрасном диапазонах. На диапазон длин волн 400—​1500 нм (видимый свет и ближний инфракрасный диапазон) приходится 75 % энергии солнечного излучения, большинство газов не поглощают в этом диапазоне; рэлеевское рассеяние в газах и рассеяние на атмосферных аэрозолях не препятствуют проникновению излучения этих длин волн в глубины атмосфер и достижению поверхности планет. Солнечный свет поглощается поверхностью планеты и её атмосферой (особенно излучение в ближней УФ- и ИК-областях) и разогревает их. Нагретая поверхность планеты и атмосфера излучают в дальнем инфракрасном диапазоне: так, в случае Земли () 75 % теплового излучения приходится на диапазон 7,8—28 мкм, для Венеры — 3,3—12 мкм.

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

Таким образом задерживаемое идущее от земной поверхности тепловое излучение (подобно пленке над парником), получило образное название парниковый эффект. Газы, задерживающие тепловое излучение и препятствующие оттоку тепла в космическое пространство, называют парниковыми газами. Благодаря парниковому эффекту среднегодовая температура у поверхности Земли в последнее тысячелетие составляет примерно 15°С. Без парникового эффекта эта температура опустилась бы до -18°С и существование жизни на Земле стало бы невозможным. Основным парниковым газом атмосферы является водяной пар, задерживающий 60% теплового излучения Земли. Содержание водяного пара в атмосфере определяется планетарным круговоротом воды и (при сильных широтных и высотных колебаниях) практически постоянно. Примерно 40% теплового излучения Земли задерживается другими парниковыми газами, в том числе более 20% -углекислым газом. Основные природные источники СО2 в атмосфере — извержения вулканов и естественные лесные пожары. На заре геобиохимической эволюции Земли углекислый газ поступал в Мировой океан через подводные вулканы, насыщал его и выделялся в атмосферу. До сих пор нет точных оценок количества СО2 в атмосфере на ранних этапах ее развития. По результатам анализа базальтовых пород подводных хребтов в Тихом и Атлантическом океанах американский геохимик Д.Марэ сделал вывод, что содержание СО2 в атмосфере в первый миллиард лет ее существования было в тысячу раз больше, чем в настоящее время, — около 39%. Тогда температура воздуха в приземном слое достигала почти 100°С, а температура воды в Мировом океане приближалась к точке кипения ("сверхпарниковый" эффект). С появлением фотосинтезируюших организмов и химических процессов связывания углекислого газа стал действовать мощный механизм изъятия СО2 из атмосферы и океана в осадочные породы. Парниковый эффект стал постепенно уменьшаться, пока не наступило то равновесие в биосфере, которое имело место до начала эпохи индустриализации и которому соответствует минимальное содержание углекислого газа в атмосфере — 0,03%. В отсутствие антропогенных выбросов углеродный цикл наземной и водной биоты, гидросферы, литосферы и атмосферы находился в равновесии. Поступление в атмосферу диоксида углерода за счет вулканической деятельности оценивается в 175 млн т в год. Осаждение в виде карбонатов связывает около 100 млн т. Велик океанический резерв углерода — он в 80 раз превышает атмосферный. Втрое больше, чем в атмосфере, углерода концентрируется в биоте, причем с увеличением СО2 возрастает продуктивность наземной растительности.

Источник: mirznanii.com

Большая часть инфракрасного света, исходящего от Солнца, проходит сквозь атмосферу Земли и нагревает планету. Температура поверхности повышается, и она в свою очередь также излучает инфракрасные волны. Но большая часть этого вторичного излучения не успевает распространиться в разные стороны, поскольку начинает поглощаться диоксидом углерода и другими парниковыми газами. В результате часть света снова отражается вниз к земле, принося дополнительное тепло и усиливая нагрев. Возникает эффект парника.

Если бы атмосфера на Земле отсутствовала, наша планета представляла бы собой куда более холодный мир. Проблема в том, что человек в последние века начал очень активно влиять на состав атмосферы. Выбросы парниковых газов, генерируемые в результате деятельности человека, изменяют природный баланс и могут оказывать влияние на климат в глобальном масштабе.

Про роль углекислого газа (и других парниковых газов) в глобальном потеплении, наверное, слышали все современные жители Земли. Однако до сих пор его воздействие на климат было подтверждено лишь в лабораторных экспериментах.

В реальных условиях провести необходимые измерения гораздо сложнее, потому что приходится учитывать массу факторов, включая целый коктейль из атмосферных газов, облака и различные погодные явления.

Но теперь учёные из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) впервые представили результаты прямых измерений увеличения парникового эффекта, вызванного повышением концентрации двуокиси углерода в атмосфере.

Даниэль Фельдман (Daniel Feldman) и его коллеги использовали два наземных интерферометра атмосферного испускаемого излучения (AERI), расположенных в американских штатах Аляска и Оклахома. Эти сверхточные приборы способны не только измерять тепловую энергию инфракрасного излучения, падающего на поверхность, но и распознавать уникальные спектральные подписи углекислого газа, чтобы выделять отражённые им волны среди общего фона. Для повышения достоверности результатов, исследователи вносили поправку на погодные условия в регионе. Всего в период с 2000 по 2010 год они сделали более 11 тысяч измерений.

Учёные обнаружили, что за десятилетие радиационное (переизлучательное) воздействие диоксида углерода в обоих районах увеличилось на 0,2 ватта на квадратный метр. Исследователи связали этот тренд с зафиксированным ростом концентрации парникового газа. При этом компьютерные модели учёных показывают, что увеличение содержания CO2 является прямым следствием сжигания ископаемого топлива.

"Мы впервые в реальных условиях наблюдаем усиление парникового эффекта после того, как в атмосфере увеличивается концентрация углекислого газа, который абсорбирует то, что выделяет Земля в ответ на прямое солнечное излучение, — говорит Фельдман в пресс-релизе лаборатории. – Многочисленные предыдущие исследования уже сообщали о росте содержания CO2, но мы показали важную связь между этим фактом и поступлением в систему дополнительной энергии, что и является парниковым эффектом".

Кроме прочего результаты работы, опубликованные в издании Nature, впервые продемонстрировали влияние фотосинтеза растений на баланс энергии у поверхности планеты. Оказалось, что радиационное воздействие двуокиси углерода снижается весной в период повышенной активности зелёных растений, которые в больших количествах потребляют парниковый газ для производства органических веществ.

Парниковый эффект связан с накоплением в атмосфере

Источник: nauka.vesti.ru

причина парникового эффекта
Нельзя избегать разговоров об окружающей среде, ее загрязнении, вреде парникового эффекта. Чтобы понять механизм действия этого явления, нужно определить его причины, обсудить последствия и решить, как можно бороться с данной экологической проблемой, пока не поздно. Причины парникового эффекта следующие:

  • использование горючих полезных ископаемых в промышленности – угля, нефти, природного газа, при сжигании которых в атмосферу выделяется огромное количество углекислого газа и других вредных соединений;
  • транспорт – легковые и грузовые автомобили выделяют выхлопные газы, которые также загрязняют воздух и усиливают парниковый эффект;
  • вырубка лесов, которые поглощают углекислый газ и выделяют кислород, а с уничтожением каждого дерева на планете увеличивается количество СО2 в воздухе;
  • лесные пожары – еще один источник уничтожения растений на планете;
  • увеличение населения влияет на возрастание спроса продуктов питания, одежды, жилища, и чтобы это обеспечить, растет промышленное производство, которое все интенсивнее загрязняет воздух парниковыми газами;
  • агрохимия и удобрения содержат различное количество соединений, в результате испарения которых выделяется азот – один из парниковых газов;
  • разложение и горение мусора на полигонах способствуют увеличению парниковых газов.

Рассматривая результаты парникового эффекта, можно определить, что основной из них – это климатические изменения. Поскольку ежегодно возрастает температура воздуха, воды морей и океанов интенсивнее испаряются. Некоторые ученые прогнозируют, что через 200 лет станет заметным такое явление, как «высыхание» океанов, а именно значительное понижение уровня воды. Это одна сторона проблемы. Другая же заключается в том, что повышение температуры приводит к таянию ледников, что способствует повышению уровня вод Мирового океана, и приводит к затоплению берегов континентов и островов. Увеличение количества потопов и затопления прибережных районов свидетельствует о том, что уровень океанических вод с каждым годом увеличивается.

Воздействие парникового эффекта на землю
Повышение температуры воздуха приводит к тому, что территории, которые мало увлажняются атмосферными осадками, становятся засушливыми и непригодными для жизни. Здесь гибнут урожаи, что приводит к продовольственному кризису населения данной местности. Также животным не находится пропитания, поскольку из-за недостатка воды вымирают растения.

Многие люди уже привыкли к погодно-климатическим условиям на протяжении своей жизни. Поскольку повышается температура воздуха из-за парникового эффекта, на планете наступает глобальное потепление. Люди не выдерживает высоких температур. К примеру, если ранее средняя летняя температура была +22-+27, то повышение до +35-+38 приводит к солнечным и тепловым ударам, обезвоживанию и проблемам с сердечно-сосудистой системой, велика опасность возникновения инсульта. Специалисты при аномальной жаре дают людям следующие рекомендации:

  • — сократить количество передвижений по улице;
  • — уменьшить физические нагрузки;
  • — избегать прямых солнечных лучей;
  • — увеличить употребление простой очищенной воды до 2-3 литров в сутки;
  • — закрыть голову от солнца головным убором;
  • — по возможности проводить время днем в прохладном помещении.

Зная, как возникают парниковые газы, необходимо устранить источники их возникновения, чтобы остановить глобальное потепление и другие негативные последствия парникового эффекта. Даже один человек может что-то изменить, а если к нему присоединятся родственники, друзья, знакомые, они покажут пример остальным людям. Это уже гораздо большее количество сознательных жителей планеты, которые будут направлять свои действия на сохранение окружающей среды.

В первую очередь нужно прекратить вырубку лесов, сажать новые деревья и кустарники, поскольку они поглощают углекислый газ и вырабатывают кислород. Используя электромобили, сократится количество выхлопных газов. Кроме того, можно с машин пересаживаться на велосипеды, что удобней, дешевле и безопасней для экологии. Также ведутся разработки альтернативного топлива, которое, к сожалению, медленными темпами внедряется в нашу повседневную жизнь.

Самое важное решение проблемы парникового эффекта – это привлекать к ней внимание мировой общественности, а также делать все зависящее от нас, чтобы уменьшить количество скопления парниковых газов. Если вы посадите несколько деревьев, то уже окажете огромную помощь нашей планете.

Первостепенно последствия парникового эффекта отражаются на климате и окружающей среде, но не менее губительно его влияние на здоровье людей. Это как бомба замедленного действия: спустя много лет мы сможем увидеть последствия, но уже ничего не сможем изменить.

Ученые прогнозируют, что наиболее подвержены заболеваниям люди с низким и нестабильным материальным положением. Если люди будут плохо питаться и недополучать некоторые продукты питания из-за нехватки денег, это приведет к недоеданию, голоду и развитию заболеваний (не только системы ЖКТ). Поскольку из-за парникового эффекта наступает летом аномальная жара, с каждым годом увеличивается количество людей с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Так у людей повышается или понижается давление, случаются сердечные приступы и приступы эпилепсии, происходят обмороки и тепловые удары.

Повышение температуры воздуха приводит к развитию следующих заболеваний и эпидемий:

  • лихорадка Эбола;
  • бабесиосис;
  • холера;
  • птичий грипп;
  • чума;
  • туберкулез;
  • внешние и внутренние паразиты;
  • сонная болезнь;
  • желтая лихорадка.

Эти болезни очень быстро географически распространяются, поскольку высокая температура атмосферы способствует перемещению различных инфекций и переносчиков заболеваний. Это различные животные и насекомые, такие как мухи Цеце, энцефалитные клещи, малярийные комары, птицы, мыши и т.д. Из теплых широт эти переносчики переселяются на север, поэтому люди, проживающие там, подвергаются заболеваниям, поскольку не имеют к ним иммунитета.

Таким образом, парниковый эффект становится причиной глобального потепления, а это приводит ко многим недугам и инфекционным заболеваниям. В результате эпидемий умирают тысячи людей в разных странах мира. Борясь с проблемой глобального потепления и парникового эффекта, мы сможем улучшить экологию и как следствие – состояние здоровья людей.

Источник: ECOportal.info


Добавить комментарий

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

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.