могла ли появиться жизнь вблизи экватора земли в отсутствие парникового эффекта
Парниковый эффект
Парниковый эффект – это повышение температуры поверхности земли по причине нагрева нижних слоев атмосферы скоплением парниковых газов. В результате температура воздуха больше, чем должна быть, а это приводит к таким необратимым последствиям, как климатические изменения и глобальное потепление. Несколько веков назад эта экологическая проблема существовала, но не была такой явной. С развитием технологий с каждым годом увеличивается количество источников, которые обеспечивают парниковый эффект в атмосфере.
Причины 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:
Влияние парникового эффекта на климат
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.
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:
Как минимизировать парниковый эффект
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.
Занимательное видео о парниковом эффекте
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.Влияние парникового эффекта на здоровье людей
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:
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.
Парниковый эффект: для чего он нужен и как влияет на изменение климата
Что такое парниковый эффект?
Парниковый эффект — это естественное явление, которое повышает температуру на нашей планете для комфортного существования.
Как он возникает? На нашу планету поступает солнечная радиация, которая нагревает поверхность. Излучение от солнца коротковолновое, поэтому парниковые газы, которые находятся вокруг Земли, свободно пропускают его. Какую-то незначительную часть солнечного света могут отразить обратно аэрозоли, которые находятся вместе с парниковыми газами в атмосфере Земли.
В свою очередь, когда планета нагревается, она отдает тепловую радиацию — инфракрасное излучение (длинные волны). Но так как излучение длинноволновое, то парниковые газы не дают полностью ему улететь в космос. Частично тепловому излучению все же удается обойти парниковые газы, но значительная доля отражается обратно, что и повышает температуру на Земле.
Первым, кто описал парниковый эффект, стал французский ученый Жан-Батист Жозеф Фурье в 1824 году, его же называют автором термина.
Какие на Земле есть основные парниковые газы
Углекислый газ (CO2) — считается важнейшим парниковым газом антропогенного происхождения. Углекислый газ возникает и естественным путем при круговороте углерода, но именно человек увеличил его концентрацию в атмосфере на 47% с момента индустриальной революции. [1]
Закись азота (N2O) образуется при сжигании твердых отходов и ископаемого топлива. Значительная часть N2O идет от сельского хозяйства.
Синтетические химические вещества, например, гидрофторуглероды, галогенированные углеводороды, гексафторид серы и другие синтетические газы. Основной источник — это химическая промышленность.
Озон (O3) — естественным образом встречается в стратосфере и тропосфере Земли и не вызывает значительного парникового эффекта. [2]
Водяной пар — по объему занимает первое место среди всех парниковых газов, однако прямые выбросы водяного пара влияют на парниковый эффект наименьшим образом. [3]
Самый сильный парниковый эффект в Солнечной системе существует на Венере. Атмосфера планеты практически полностью состоит из углекислого газа, поэтому температура на поверхности Венеры достигает 475℃.
Причины парникового эффекта
Земля постоянно получает и отдает энергию. По закону сохранения энергии все это должно пребывать в радиационном балансе. Но человек своими действиями вывел систему из баланса. Когда объем парниковых газов увеличивается, они все чаще и чаще не позволяют теплу покинуть атмосферу Земли. Получается, что даже то инфракрасное излучение, которое когда-то улетало в космос, теперь частично остается с нами — глобальная температура повышается.
Ученые пришли к выводу, что средняя температура на Земле выросла на 1,1℃ с конца XIX века. [5] Разница всего в 4℃ ранее приводила к ледниковым эпохам, поэтому эта цифра не такая уж и маленькая. Сложился научный консенсус, что в резком росте парниковых газов в атмосфере виновата хозяйственная деятельность человека. [6]
Что усиливает парниковый эффект:
Наибольший парниковый эффект вызывает сжигание топлива, его добыча и транспортировка, производство сырья (цемент, сталь и другие металлы), пищевая промышленность, захоронение и сжигание отходов. На них приходится примерно 70% всех глобальных антропогенных выбросов. [7]
Ученые вывели потенциал глобального потепления, который позволяет сравнить климатические эффекты парниковых газов за различные периоды времени. Например, 1 кг метана поглощает тепловое излучение в 84 раза лучше, чем 1 кг CO2, если брать 20-летний период. [8]
У газов разное время жизни, например, у метана оно составляет около 12 лет, у N2O — 114 лет. [9] Часть антропогенных выбросов углекислого газа удаляются из атмосферы в течении нескольких десятилетий, но значительная часть остается в атмосфере вплоть до нескольких тысячелетий.
Последствия парникового эффекта
Изменение температуры прямо пропорционально радиационному воздействию. Ученые уже подсчитали, что если количество CO2 удвоится, это вызовет потепление от 1,5°C до 4,5°C — это так называемая чувствительность климата. Уже сейчас концентрация углекислого газа в 1,5 раза выше доиндустриального уровня. [10]
Некоммерческий исследовательский центр Oxford Economics опубликовал исследование о влиянии глобального потепления на экономику. Ученые взяли за основу показатель оптимальной температуры, при которой люди работают максимально производительно, а сельскохозяйственные культуры дают наибольший урожай. Эксперты определили этот показатель в 15°C. Государства, в которых среднегодовая температура ниже этого значения, могут получить небольшие преимущества от потепления. Страны с более жарким климатом, наоборот, понесут ущерб.
В ходе исследования специалисты из Oxford Economics проанализировали данные о положении в 203 развитых и развивающихся странах и спрогнозировали падение мирового ВВП на 20% к 2100 году. Такой вывод основан на предположении, что средняя температура продолжит расти с такой же скоростью, что и сейчас (примерно на 0,2°C в десятилетие). Выводы специалистов из Oxford Economics подтверждают результаты более раннего исследования, которое в 2015 году опубликовали ученые из Стэнфордского университета и Калифорнийского университета в Беркли.
По мнению экспертов из Oxford Economics, больше всего пострадает экономика Индии: ВВП на душу населения в стране упадет на 90% к 2100 году, если выбросы парниковых газов в атмосферу не снизятся. Специалисты также предположили, каким мог бы быть этот показатель в разных странах, если бы средняя температура была на 1,1°C ниже. Согласно прогнозу, он был бы значительно выше. Например, ВВП на душу населения в Нигерии мог бы быть на 35% больше, чем сейчас.
Пути решения
Существует множество путей решения проблемы, которые можно условно разделить на фантастические и реальные.
К фантастическим относится предложение распылить частички серебра в стратосфере, чтобы те отражали как можно больше солнечного света. Так Солнце не будет нагревать нашу планету, а та в свою очередь меньше будет отдавать тепла. По этой же причине некоторые ученые предлагают искусственно вызывать облака, так как они способны отражать солнечный свет, поступающий на Землю. [11]
Что можно реально делать уже сейчас, чтобы парниковый эффект не навредил нам в будущем:
«Без парникового эффекта на Земле было бы минус 18 градусов»
Климатолог Александр Чернокульский о глобальном потеплении и шансах человечества
Что такое климат, как в нем участвуют люди и есть ли у человечества шанс не допустить критически опасное повышение температуры на Земле на два градуса? Об этом рассказывает Александр Чернокульский, старший научный сотрудник Лаборатории теории климата Института физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН, кандидат физико-математических наук.
Климатолог Александр Чернокульский
Фото: Игорь Иванко, Коммерсантъ
Климатолог Александр Чернокульский
Фото: Игорь Иванко, Коммерсантъ
«Климат теплеет, и ответственен за это человек»
— В мире то и дело возникают прямо-таки ураганы из геополитических спекуляций на климате. Но если отрешиться от геополитики, каковы основные климатические тенденции на Земле? Что самое важное в климатических событиях?
— Когда мы говорим об изменении климата, важно понимать, о каких горизонтах речь. Естественно, людей прежде всего интересует, что происходит с климатом сейчас, а не миллионы лет назад. Обывательское представление о климате — это «средняя погода» конкретного места, региона. Едем в Анапу отдыхать и смотрим, какой там климат, к чему готовиться.
А для ученых климат — система из пяти оболочек: помимо атмосферы это обязательно гидросфера, в первую очередь океан, криосфера — ледники, биосфера — леса, болота, все наши экосистемы — и литосфера — верхний слой суши, поскольку он тоже участвует, например, в био- и геохимических циклах, обмене углеродом на больших временных промежутках. Где-то в середине XX века пришло понимание, что климат — это не какое-то устойчивое состояние и что среднее за относительно короткий промежуток времени само по себе тоже может меняться.
Стали смотреть, почему климат меняется. Сербский ученый Милутин Миланкович в начале XX века нашел связь изменения климата, а именно перестройки ледниковых и межледниковых эпох, с астрономическими параметрами. Сжатость орбиты, наклон земной оси, ее прецессия — их цикличность немного перераспределяет энергию от Солнца по планете. Для смены ледниковых и межледниковых эпох важно, сколько энергии приходит от Солнца летом к Северному полушарию.
— Почему именно к Северному полушарию?
— В Северном полушарии больше суши, здесь запускается цепочка обратных связей, обусловленных снегом. Из-за изменений параметров орбиты меньше приходит солнца летом, дольше лежит снег, он белый, отражает солнечные лучи, еще чуть холодает и еще дольше лежит снег и так далее — и нарастает ледник. А потом снова изменения: тепла от солнца приходит больше — ледник отступает. Это длинные циклы: 40 тыс. лет—100 тыс.—400 тыс. лет.
Есть и другие циклы: солнечной активности, колебания в океане и так далее.
А есть так называемые импактные воздействия — например, метеорит упал, взорвался, в атмосферу поднялось гигантское количество пыли, она накрыла планету таким своеобразным аэрозольным экраном, он отражает часть солнечного света. Начинается резкое похолодание. Похожий сценарий мог бы воплотиться и после ядерного конфликта — это называется «ядерная зима». Или извержение супервулкана, при котором в атмосферу также попадает много аэрозолей.
— А сегодня что происходит?
— Мы переживаем такое импактное воздействие на климат, не цикличное, а разовое,— воздействие человека. В последние 200 лет мы начали массово сжигать ископаемое топливо, которое копилось миллионы лет, и увеличивать концентрацию парниковых газов в атмосфере, прежде всего углекислого газа, а еще метана, закиси азота. Концентрация этих парниковых газов сейчас выросла беспрецедентно, что хорошо видно по ледниковым кернам. Мало того, что высокая концентрация, которой не было уже несколько миллионов лет, так еще и беспрецедентная скорость, с которой она нарастает. Беспрецедентная по крайней мере для последнего миллиона лет: все это время концентрация колебалась в пределах 180–300 частей на миллион, а сейчас — уже 415 частей. По изотопному составу мы видим, что это происходит именно из-за использования ископаемого топлива.
Мы отправляем в атмосферу порядка 10 гигатонн углерода. Океан и биосфера пытаются поглотить часть этого, примерно по три гигатонны каждый — всего шесть. Поэтому океан становится кислым, а биота — более зеленой.
Ее разнообразие мы теряем, но у многих видов растений становятся более сочными и крупными листья и так далее. Но 4 гигатонны каждый год остаются в атмосфере, и концентрация углекислого газа растет, а это второй по значению парниковый газ после водяного пара. Водяной пар дает две трети парникового эффекта на Земле, углекислый газ — 25%, на остальные газы приходится порядка 9%. Если бы не было парникового эффекта, у нас равновесная температура (рассчитана в зависимости от того, сколько света приходит к нам от Солнца) составляла бы –18 градусов. Благодаря парниковому эффекту часть длинноволновой радиации от земли переотражается и возвращается обратно. В результате равновесная температура уже составляет +15 градусов. Так что парниковый эффект составляет 33 градуса.
Сейчас, увеличивая содержание углекислого газа в атмосфере, мы увеличиваем этот эффект еще на градус. Антропогенное воздействие оценивается порядка 2 ватт на квадратный метр. Парниковый эффект дает порядка 3 ватт, охлаждающее воздействие аэрозолей, твердых частичек, которые тоже выделяются в атмосферу при антропогенной деятельности, компенсирует 1 ватт.
И мы видим рост температуры воздуха и серьезное накопление тепла в океане.
Он поглощает 90% возвращающегося тепла, 4–5% поглощают криосфера и суша и 1% — атмосфера. Куда уходит избыток тепла — сейчас активно исследуется: видимо, идет в глубинные слои, частично обратно в атмосферу. Мы сейчас живем в эпоху радиационного неравновесия — 340 ватт на квадратный метр от Солнца к нам приходит, и лишь 339 ватт уходит в космос. 1 Вт• кв. м — разбаланс. Скептики говорят: ну что тут такого, 340 ватт доставляет Солнце и какие-то 2 ватта добавляют люди в парниковый эффект, но изменчивость солнца в зависимости от 11-летней цикличности составляет порядка 0,2 ватта, а мы своей жизнедеятельностью добавляем в десять раз больше! Современные изменения климата учеными уверенно связываются с использованием ископаемого топлива — это видно и по изотопному составу и балансовым оценкам, сколько всего добывается и сжигается ископаемого топлива. Мы знаем, что климат сейчас теплеет и что ответственен в этом человек!
«Проблема в том, что пока никто ничего сокращать не собирается»
— Могут ли международные соглашения в области климата как-то изменить ситуацию к лучшему?
— Это вопрос скорее политический и экономический. Понятно, что мы общество потребления и сейчас завязаны на использование ископаемого топлива. В начале этого века в Китае наблюдался просто безумный рост сжигания угля, поскольку почти все транснациональные корпорации вынесли туда свое производство. Уголь — самая дешевая энергия. Сейчас дешевеет солнечная энергетика, но она пока не замещает традиционные источники, а скорее дополняет.
Если вернуться к теме климата, то, если мы сейчас выведем на ноль этот углеродный след, перейдем на атомную, гидро-, солнечную и ветровую энергетику, мы останемся в парадигме более теплого климата, но не перейдем опасный рубеж в два градуса.
Переход этого рубежа может привести к существенному изменению климата, дестабилизации покровных ледников Антарктиды, большему росту уровня океана, большим экономическим и природным потерям.
Проблема в том, что пока никто ничего сокращать не собирается. Только Евросоюз что-то такое делает, а азиатские страны, США, да и мы не особо перестраиваем нашу энергетику. Да, мне кажется, люди и не очень понимают, как ее перестраивать. Это огромный процесс, который быстро не запустится и будет происходить долго.
— А есть ли еще способы изменить ситуацию к лучшему?
— Да, есть другое направление, и уже есть наработки по извлечению углекислого газа из атмосферы — это так называемая негативная эмиссия, по-русски звучит странно, но вот такой термин прижился. Речь идет, например, о том, что надо повсеместно высаживать леса из тех пород деревьев, которые более активно поглощают углекислый газ. Правда, сразу возникает вопрос, а что с этими лесами делать, потому что через несколько десятков лет эффект от выросшего леса становится незначительным. Его нужно вырубать, куда-то использовать, сажать новые деревья. Есть предложения о прямом улавливании углекислого газа, например о распылении базальтовой крошки, которая будет активно выщелачиваться за счет поглощения углекислого газа из атмосферы. Все эти эксперименты пока проводятся в маленьком масштабе — где-то в размере килотонны углерода в год, разница в шесть порядков с выбросами.
Пока это лишь разработки ученых, и не до конца понятно, получится ли что-то делать в больших масштабах.
Очевидно, что сейчас важно, чтобы параллельно шло несколько процессов для снижения углеродного следа: мы должны потреблять меньше энергии, вырабатывать ее на источниках, не связанных с ископаемым топливом, а также пытаться улавливать углекислый газ. Только тогда можно предотвратить убегание климата в «красную зону». И еще один момент важен: надо научиться адаптироваться к изменениям климата…
«Территория страны уменьшается»
— Место России в этих процессах? Как меняется климатическая ситуация в нашей стране?
— Как раз переходя к России, хотелось бы отметить, что мы уже давно говорим про адаптацию. У нас потепление идет более быстрыми темпами — в 2,5 раза быстрее, чем в мире в целом. С нами сравнимы только разве что такие же северные страны: Канада и скандинавские государства.
Среднегодовая температура в России выросла за 40 лет примерно на 2 градуса, а в мире — на 0,8 градуса.
Поэтому у нас изменения климата более яркие, но надо отметить, что климат у нас изначально очень холодный и во многих местах жить становится даже комфортнее. Исторически люди в основном селились в местах со среднегодовой температурой порядка +13–15 градусов, а у нас она составляет от 0 до +5 градусов, так что мы скорее находились в зоне некомфорта и только приближаемся к более приятной зоне с точки зрения человека как биологического вида. Проблема в другом, если вспомнить китайскую пословицу «Не дай вам бог жить в эпоху перемен!». Мы слишком уж быстро подходим к этой зоне, и вот эта скорость изменений может приводить к неприятным обстоятельствам.
— А что тут особенно плохого?
— Самое негативное последствие для России — это таяние вечной мерзлоты, где все наши умения жить в таких обстоятельствах приходят в негодность. В условиях долгой зимы многие населенные пункты привыкли жить в отсутствие дорог, передвигаться по зимникам, по льду, иметь связь с Большой землей, например, девять месяцев в году, а тут вдруг вместо девяти этих месяцев становится восемь, затем семь и так далее! В этом смысле нам надо адаптироваться.
Вдобавок на юге России уменьшается количество осадков, все чаще наступает засуха.
Очевидно, что смягчение зимних температур — плюс для организма, но одновременно растет повторяемость и интенсивность волн жары, к чему большинство населения страны, за исключением юга, не привыкло. Для нашей средней полосы +40 — невероятная жара, а недавно в Канаде на широте между Волгоградом и Саратовом фиксировалось почти +50 градусов — абсолютный рекорд для страны. Это то, к чему нужно быть готовым адаптироваться и нам — прийти к пониманию, например, что кондиционеры нужны всем. Зато на отопление мы будет тратить меньше.
Земля теплеет быстрее в полярных областях, на юге не так, потому что Антарктида — высокий континент, в Арктике это заметнее. Арктика открывается, становится меньше льда, растет уровень воды в океане за счет таяния покровных ледников и термического расширения воды. С уходом льда в Северном Ледовитом океане усиливается ветровое волнение.
В наши арктические берега, сложенные из тающей мерзлоты, начинают бить высокие волны, в итоге Россия в прямом смысле теряет метры береговой линии, территория страны уменьшается!
И не только у нас: похожий процесс наблюдается, например, и на Аляске. Это создает проблемы для формирования береговой инфраструктуры, необходимой для обслуживания Северного морского пути, о котором так много говорится и так далее. И это тоже существенный вызов.
Интервью взял Владимир Александров, «Прямая речь»
Парниковый эффект и жизнь на планете
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.
Парниковые газы присутствовали в атмосфере в небольших количествах (около 0,1%) с момента ее образования. Этого количества было достаточно, чтобы поддерживать за счет парникового эффекта тепловой баланс Земли на уровне, пригодном для жизни. Это так называемый естественный парниковый эффект, не будь его средняя температура поверхности Земли была бы на 30°С меньше. Общее количество парниковых газов поддерживалось на одном уровне за счет круговорота природы, более того, ему мы обязаны жизнью, при условии, что не нарушается баланс.
Актуальность проблемы: увеличение в атмосфере концентрации парниковых газов приводит к усилению парникового эффекта и нарушению теплового баланса Земли. Именно это и произошло в последние два столетия развития цивилизации. Угольные электростанции, автомобильные выхлопы, заводские трубы и другие созданные человечеством источники загрязнения выбрасывают в атмосферу около 22 миллиардов тонн парниковых газов в год.
Самое главное, если бы не парниковый эффект, то существование биологически активной жизни было бы невозможно, это самое важное для того количества тепла, которое сохраняется в пределах атмосферы Земли.
Глобальное потепление является одним из наиболее значимых последствий антропогенного загрязнения биосферы. Оно проявляется как в изменении климата, так и биотсы: продукционного процесса в экосистемах, сдвига границ растительных формаций, изменения урожайности сельскохозяйственных культур. Особенно сильные изменения могут коснуться высоких и средних широт. По прогнозам именно здесь наиболее заметно повысится температура атмосферы. Природа этих регионов особенно восприимчива к различным воздействиям и крайне медленно восстанавливается.
Цели: парниковый климат потепление
Изучить суть парникового эффекта и его влияние на планету.
Изучить механизм парникового эффекта и понять причины его возникновения.
Разработать мероприятия по снижению последствий глобального потепления.
Дать определение парниковому эффекту.
Узнать о истории его изучения.
Изучить природу парникового эффекта.
Узнать о влиянии парникового эффекта.
Предложить пути снижения воздействия парникового эффекта на состояние климата Земли.
Рассмотреть причины и последствия парикового эффекта.
Идея о механизме парникового эффекта была впервые изложена в 1827 году Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет», в которой он рассматривал различные механизмы формирования климата Земли.
При этом он рассматривал как факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением, охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических поясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция). При рассмотрении влияния атмосферы на радиационный баланс Фурье проанализировал опыт Ф. де Соссюра с зачернённым изнутри сосудом, накрытым стеклом. Де Соссюр измерял разность температур внутри и снаружи такого сосуда, выставленного на прямой солнечный свет.
Фурье объяснил повышение температуры внутри такого «мини-парника» по сравнению с внешней температурой действием двух факторов: блокированием конвективного теплопереноса (стекло предотвращает отток нагретого воздуха изнутри и приток прохладного снаружи) и различной прозрачностью стекла в видимом и инфракрасном диапазоне.
1896 году Сванте Аррениус, шведский физико-химик, для количественного определения поглощении атмосферой Земли теплового излучения проанализировал данные Сэмюэла Лэнгли о болометрической светимости Луны в инфракрасном диапазоне. Аррениус сравнил данные, полученные Лэнгли при разных высотах Луны над горизонтом (то есть при различных величинах пути излучения Луны через атмосферу), с расчетным спектром её теплового излучения и рассчитал как коэффициенты поглощения инфракрасного излучения водяным паром и углекислым газом в атмосфере, так и изменения температуры Земли при вариациях концентрации углекислого газа.
Аррениус также выдвинул гипотезу, что снижение концентрации в атмосфере углекислого газа может являться одной из причин возникновения ледниковых периодов.
Водяной пар и облака несут главную ответственность за парниковый эффект, но новая климатическая модель показывает, что температура планеты, в конечном счете, зависит от атмосферного углекислого газа.
Эндрю Лацис и его коллеги из Института космических исследований им. Годдарда (США) постарались уточнить роль, которую парниковые газы и облака играют в поглощении исходящего инфракрасного излучения. Они провели эксперимент. В климатической модели не было никаких газов кроме водяного пара. Без поддержки парниковых газов водяной пар стал быстро осаждаться из атмосферы и модель стала замораживаться. Согласно их результатам работы, СО2 является «управляющей рукой» парникового эффекта, определяющей температуру земной поверхности.
В настоящее время научные дебаты о парниковом эффекте идут по вопросу глобального потепления: не слишком ли мы, люди, нарушаем энергетический баланс планеты в результате сжигания ископаемых видов топлива и прочей хозяйственной деятельности, добавляя при этом излишнее количество углекислого газа в атмосферу? Сегодня ученые сходятся во мнении, что мы ответственны за повышение естественного парникового эффекта на несколько градусов.
Кроме того, повышение температуры способно привести к расширению ареала обитания видов животных, являющихся переносчиками опасных заболеваний. В результате, например, энцефалитные клещи и малярийные комары переселятся в места, где люди не обладают иммунитетом к переносимым заболеваниям.
Ряд ученых полагают, что некоторые факторы могут ослабить эффект глобального потепления: с ростом температур ускорится рост растений, что позволит растениям забирать из атмосферы больше углекислого газа.
Другие же считают, что возможные негативные последствия глобального изменения климата недооценены:
засухи, циклоны, штормы и наводнения станут происходить чаще,
повышение температура мирового океана вызывает к тому же и увеличение силы ураганов,
скорость таяния ледников и повышение уровня океана также будут более быстрыми….
Глобальные климатические изменения очень сложны, поэтому современная наука не может дать однозначного ответа, что же нас ожидает в ближайшем будущем.
Факторы, ускоряющие глобальное потепление:
+ эмиссия CO2, метана, закиси азота в результате техногенной деятельности человека;
+ разложение, вследствие повышения температуры, геохимических источников карбонатов с выделением СО2. В земной коре содержится в связанном состоянии углекислого газа в 50000 раз больше, чем в атмосфере;
+ увеличение содержания в атмосфере Земли водяного пара, вследствие роста температуры, а значит и испаряемости воды океанов;
+ выделение CO2 Мировым океаном вследствие его нагревания (растворимость газов при повышении температуры воды падает). С ростом температуры воды на каждый градус растворимость в ней CO2 падает на 3%. В Мировом океане содержится в 60 раз больше CO2, чем в атмосфере Земли (140 триллионов тонн);
+ уменьшение альбедо Земли (отражающей способности поверхности планеты), вследствие таяния ледников, смены климатических зон и растительности. Морская гладь отражает значительно меньше солнечных лучей, чем полярные ледники и снега планеты, горы лишённые ледников, также обладаю меньшим альбедо, продвигающая на север древесная растительность обладает меньшим альбедо, чем растения тундр. За последние пять лет альбедо Земли уже уменьшилось на 2,5%;
+ выделение метана при таянии вечной мерзлоты;
Факторы, замедляющие глобальное потепление:
Недавно в Москве прошла Всемирная климатическая конференция. Это еще раз подтверждает, что вопрос о изменении климата волнует многих. Делаются новые открытия и новые предположения. Так, на пример, два ученых из России сделали открытия, которые меняют наши представления о влиянии человечества на климат. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере не ведет к потеплению. Более того, большие концентрации его способны ввергнуть планету в новую эпоху оледенения.
После проведенной оценки мнений различных специалистов можно определить, что климат изменяется вследствие различных комбинаций различных климатических факторов, механизм многих из которых еще не понят современной наукой. Приведем перечень основных климатических факторов.
Солнечная радиация. Пролетевший 149 миллиардов километров, солнечный свет нагревает верхний слой атмосферы с интенсивностью 180 Вт/м2. Одна треть этого тепла отражается обратно в космос.
Океаны. Покрывая 71 % площади земной поверхности, океаны являются главным источником атмосферного водяного пара. Океаны могут долгое время сохранять тепло и транспортировать его на тысячи километров.
Круговорот воды. Повышение температуры воздуха может означать увеличение испарения воды и таяния льда на воде и земле. Также водяной пар это самый действенный и эффективный парниковый газ. Однако образование облаков может иметь эффект похолодания.
Облака. Роль облаков не до конца изучена, но известно, что облака имеют двоякое действие: охлаждают, затеняя земную поверхность, и нагревают, задерживая отраженное земной поверхностью тепло.
Ледники и снежные покровы. Яркий белый цвет ледников и снежных покровов отражает солнечный свет обратно в космос, охлаждая планету. Таяние льдов в океанах понижает температуру воды.
Земная поверхность. Когда солнечная энергия попадает на земную поверхность, она превращается в тепло, часть которого быстро отражается в атмосферу. Горные ряды могут блокировать движение облаков, создавая засушливые местности по направлению ветра. Рыхлые земли могут впитывать большее количество влаги, делая воздух более сухим.
Поскольку воздушное пространство едино для всей планеты, то в борьбе с атмосферными загрязнениями основную роль отводят международным соглашением в рамках Киотского протокола. В основе Киотского протокола лежат идеи экономической теории прав собственности, разработанной англо-американским экономистом Рональдом Коузом.
В науке всегда появляется нечто новое, не нашедшее еще широкого признания. Относительно парникового эффекта в 1995 г. такими «контраргументами» были:
материковые льды росли максимально именно в теплые периоды».
Однако есть ученые, считающие, что, как это ни парадоксально, ускоряющееся накопление СО2 может привести не к потеплению, а к похолоданию. Подобное мнение основывается на том, что прогноз «перегрева» Земли при удвоении концентрации СО2 в воздухе сделан исходя из ошибочной оценки парникового эффекта этого газа. Считается, что сторонники «перегрева» не учитывают колоссальной роли вод Океана в поглощении антропогенного СО2 и недооценивают значения наземной биоты, и следовательно, почв как мощных ассимиляторов «избыточной» атмосферной углекислоты.
Одно из главных положительных последствий парникового эффекта заключается в дополнительном «подогреве» поверхности нашей планеты, благодаря которому стало возможно появление жизни на Земле.
Усиление парникового эффекта способствует изменениям климата, которые заключаются в повышении температуры и изменении частоты и интенсивности осадков. Из-за глобального потепления тают ледники, повышается уровень моря, возникает угроза биологическому разнообразию, гибнут посевы, пересыхают источники пресной воды, все это в целом негативно влияет не только на качество жизни, но и на здоровье человека.
Потепление климата, скорее всего, благоприятно отразится на растительности, в частности на лесных экосистемах и сельском хозяйстве. При этом потеплении изменится и режим атмосферных осадков в сторону их увеличения, что также улучшит условия произрастания растений во многих регионах. Специалисты предполагают, что при повышении температуры воздуха на 1°С количество осадков над континентами в среднем возрастёт на 10%.
Повышение концентрации СО2 в атмосфере может увеличить интенсивность фотосинтеза и, значит, способствовать росту и развитию растений.
Увеличение концентрации диоксида углерода в атмосфере может оказать благоприятное воздействие на урожайность многих сельскохозяйственных культур.
Я считаю, что сейчас все силы надо бросить на то, чтобы на каждом производстве был разработан замкнутый цикл, то есть чтобы ничего не выбрасывалось ни в воздух, ни в реки, а все перерабатывалось и использовалось. От этого все только выиграют. Государство получит дополнительную продукцию, а люди будут дышать чистым воздухом.
Деятельность человека столь грандиозна по размаху, что уже приобрела глобальный природообразующий масштаб. До сих пор мы по преимуществу искали, как можно больше взять у природы. И поиск в этом направлении будет продолжаться. Но наступает пора столь же целеустремленно поработать и над тем, как отдать природе то, что мы у нее забираем. Нет сомнения, что гений человечества способен решить и эту грандиозную задачу.
Но теплый климат может и отразится отрицательно на природе. потенциальный выигрыш в урожайности может быть уничтожен ущербом от болезней, вызванных вредными насекомыми, поскольку повышение температуры ускорит их размножение. Почвы в областях окажутся малопригодными для выращивания основных культур. Глобальное потепление ускорило бы, вероятно, разложение органического вещества в почвах, что привело бы к дополнительному поступлению в атмосферу диоксида углерода и метана и ускорило парниковый эффект.
Выводы: Мы узнали, что такое парниковый эффект, как он развивался с течением времени. Выяснили, как он может отражаться на естественных процессах планеты Земля.
Таким образом, глобальное потепление в большинстве случаев будет вызывать увеличение концентрации парниковых газов, что, в свою очередь, ускорит рост средне планетной температуры на Земле.
возможную глобальную катастрофу можно предотвратить двумя методами снижения выбросов парниковых газов: изменение структуры топливного баланса стран мира путем перехода к менее «грязным» технологиям; широкое внедрение энергосберегающих технологий и очистных сооружений.
Однако, все говорит за то, что мы должны перестать играть в опасные игры с планетой и уменьшить свое воздействие на нее. Лучше переоценить опасность, чем недооценить ее. Лучше сделать все возможное, чтобы ее предотвратить, чем потом кусать себе локти. Кто предупрежден, тот вооружен.
1. Уменьшить сжигание ископаемого топлива
Сегодня 80% энергии мы получаем из ископаемого топлива, сжигание которого что является основным источником парниковых газов.
2. Шире использовать возобновляемые источники энергии.
3. Прекратить уничтожение экосистем!
Должны быть прекращены всякие нападки на нетронутые экосистемы. Естественные экосистемы поглощают СО2 и являются важным элементом в поддержании баланса СО2. Особенно хорошо с этим справляются леса. Но во многих регионах мира леса продолжают уничтожаться с катастрофической скоростью.
4. Снизить потери энергии при производстве и транспортировке энергии
Переход от крупномасштабной энергетики (ГЭС, ТЭЦ, АЭС) к мелким местным электростанциям позволит сократить потери энергии. При транспортировке энергии на дальнее расстояние может быть потеряно в пути до 50% энергии!
5. Использовать новые энергоэффективные технологии в промышленность
В настоящий момент КПД большинства используемых технологий составляет около 30%! Необходимо внедрять новые энергоэффективные технологии производства.
6. Снизить энергопотребление в строительном и жилищном секторе.
Должны быть приняты регламенты, предписывающие использовать при строительстве новых зданий энергоэффективные материалы и технологии, что позволит сократить потребление энергии в домах в несколько раз.
7. Новые законы и стимулы.
Должны быть приняты законы, облагающие повышенными налогами предприятия, превышающие лимиты выбросов СО2, и предусматривающие налоговые льготы производителям энергии от возобновляемых источников и энергоэффективных товаров. Перенаправить финансовые потоки на развитие именно этих технологий и производств.
8. Новые способы перемещения
Сегодня в больших городах выбросы автотранспорта составляет 60-80% всех выбросов. Необходимо поощрять использование новых экологически безопасных видов транспорта, поддерживать общественный транспорт, развивать инфраструктуры для велосипедистов.
Газета «Промышленный вестник», август 2001 года; Евгений Гришанин, к. ф-м. н.
заведующий лабораторией ВНИИ атомного машиностроения.
Монин А.С., Шишков Ю.А. «Климат как проблема физики»
А. В. Павлов, Г. Ф. Гравис. Вечная мерзлота и современный человек
Т.Миллер «Жизнь в окружающей среде»
Джеймс Трефил «Природа науки. 200 законов мироздания»
Урманова А.Г., Наумов Э.П., Николаев А.А., Переведенцев Ю.П., Верещагин М.А., Шанталинский К.М. Проявления современного потепления климата Земли