Парниковый эффект и радиационный форсаж атмосферы. Разрушение и истощение озонового слоя Земли. Как минимизировать парниковый эффект

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru//

На тему: «Парниковый эффект в атмосфере Земли и его возможные последствия»

1. Вступление

В настоящее время проблема парникового эффекта является одним из наиболее глобальных экологических вопросов, стоящих перед человечеством. Мы уничтожаем леса, чтобы построить еще один промышленный завод, а многие из нас не представляют жизни без машины. Тем временем парниковый эффект усиливается и приводит к глобальным катастрофам.

Явление парникового эффекта существовало с момента появления атмосферы, хотя и не было столь заметным. Тем не менее изучение его началось задолго до активного использования автомобилей и сжигания топлива.

Суть этого явления состоит в том, что солнечное тепло остается у поверхности нашей планеты в виде оранжерейных газов. Главной причиной парникового эффекта является попадание в атмосферу промышленных газов. Сжигание топлива, автомобильные выбросы, лесные пожары, работа промышленных предприятий и повсеместная индустриализация являются причинами кислотных дождей, загрязнения воздуха, разрушения озонового слоя и его последствий, потепления климата.

2. Определение

Парниковый эффект - повышение температуры нижних слоев атмосферы планеты вследствие накопления парниковых газов. Механизм его таков: солнечные лучи проникают в атмосферу, нагревают поверхность планеты. Тепловое излучение, которое исходит от поверхности, должно вернуться в космос, но нижний слой атмосферы слишком плотный для их проникновения. Причина этому - парниковые газы. Тепловые лучи задерживаются в атмосфере, повышают ее температуру.

3. История исследований парникового эффекта

Впервые о явлении заговорили в 1827 году. Тогда появилась статья Жана Батиста Жозефа Фурье «Записка о температурах земного шара и других планет», где он подробно изложил свои представления о механизме парникового эффекта и причины его появления на Земле. В своих исследованиях Фурье опирался не только на собственные эксперименты, но и на суждения М. Де Соссюра. Последний проводил опыты с зачерненным изнутри стеклянным сосудом, закрытым и поставленным под солнечный свет. Температура внутри сосуда была гораздо выше, чем снаружи. Это объясняется таким фактором: тепловое излучение не может пройти сквозь затемненное стекло, а значит, остается внутри емкости. При этом солнечный свет смело проникает через стенки, так как снаружи сосуд остается прозрачным.

4. Причины возникновения

Постоянно увеличивающиеся объёмы сжигаемого топлива, проникновение в атмосферу промышленно производимых газов, широкое выжигание и сведение лесов, анаэробное брожение и многое другое - всё это обусловило возникновение данной глобальной экологической проблемы.

Основными химическими веществами, создающими парниковый эффект, являются следующие пять газов:

углекислый газ (50 % парникового эффекта);

хлорфторуглероды (25 %);

оксид азота (8 %);

озон приземного уровня (7%);

метан (10 %).

Природа явления объясняется различной прозрачностью атмосферы для излучения из космоса и от поверхности планеты. Для солнечных лучей атмосфера планеты прозрачна, как стекло, и поэтому они легко проходят сквозь нее. А для теплового излучения нижние слои атмосферы «непробиваемы», слишком плотные для прохождения. Потому-то часть теплового излучения остается в атмосфере, постепенно опускаясь к самым нижним ее слоям. При этом количество парниковых газов, уплотняющих атмосферу, растет.

Основная причина парникового эффекта - деятельность человека. Эволюция привела нас к промышленности, мы сжигаем тонны угля, нефти и газа, получаем топливо, дороги заполнены автомобилями. Следствие этого - выделение парниковых газов и веществ в атмосферу. Среди них - водяной пар, метан, углекислый газ, оксид азота. Поверхность планеты нагревается солнечными лучами, но обязательно «отдает» часть тепла обратно. Тепловое излучение, которое исходит от поверхности Земли, называется инфракрасным.

Парниковые газы в нижней части атмосферы не дают тепловым лучам вернуться в космос, задерживают их. Вследствие этого средняя температура планеты увеличивается, и это ведет к опасным последствиям.

5. Парниковый эффект и климат Земли.

Когда мы говорим о последствиях парникового эффекта, мы понимаем влияние его на климат Земли. В первую очередь -- это глобальное потепление. Глобальное потепление напрямую связано с Мировым океаном. Вот пример двух причинно-следственных связей.

Повышение концентрации парниковых газов в атмосфере привело к тому, что средняя глобальная температура воздуха повысилась по сравнению с доиндустриальным периодом на 0,5 - 0,6 оС. А к 2025 году может достигнуть 2,2 - 2,5 оС.

Средняя температура планеты растет, жидкость начинает испаряться. Это касается и Мирового океана: некоторые ученые боятся, что через пару сотен лет он начнет «высыхать».

При этом из-за высокой температуры ледники и морские льды начнут активно таять уже в ближайшее время. Это приведет к неизбежному росту уровня Мирового океана.

Мы уже наблюдаем регулярные потопы в прибрежных районах, но если уровень Мирового океана существенно возрастет, затоплены будут все приближенные участки суши, погибнет урожай.

6. Влияние на жизнь людей

Не стоит забывать, что повышение средней температуры Земли отразится и на нашей жизни. Последствия могут быть очень серьёзными. Многие территории нашей планеты, и так склонные к засухе, станут абсолютно не жизнеспособными, люди начнут массово мигрировать в другие регионы. Недостаток продовольствия, уничтожение урожаев - вот что ждет нас в ближайшее столетие.

7. Последствия парникового эффекта

парниковый эффект температура климат

Повышенная испаряемость воды в океанах.

Увеличение выделения углекислого газа, метана, а также закиси азота в результате промышленной деятельности человека.

Быстрое таяние ледников, смена климатических зон, что приводит к уменьшению отражающей способности поверхности Земли, ледников и водоемов.

Разложение соединений воды и метана, которые находятся возле полюсов.

Замедление течений, в том числе и Гольфстрима, что может вызвать резкое похолодание в Арктике.

Нарушение структуры экосистемы, сокращение площади тропических лесов, исчезновение популяций многих животных, расширение среды обитания тропических микроорганизмов.

8. Действия, способные спасти Землю

С этим заданием отлично справляется кислород. Но вот беда - количество населения планеты неумолимо растет, а значит, поглощается все больше кислорода. Единственное наше спасение - растительность, особенно леса. Они поглощают избыточный углекислый газ, выделяют гораздо большее количество кислорода, чем потребляют люди.

На сегодняшний день известны все вредные факторы, которые приводят к накоплению парниковых газов, и мы знаем, что нужно делать, чтобы это остановить.

Сохранение лесов

Остановка вырубки лесов. Растения - наше спасение! Кроме того, нужно не только сохранять существующие леса, но и активно высаживать новые.

Фотосинтез настолько силен, что способен обеспечить нас огромным количеством кислорода. Его хватит для нормальной жизни людей и устранения вредных газов из атмосферы.

Использование электромобилей

Отказ от использования автомобилей на топливе. Ученые уже предлагают нам электромобили - экологически чистые машины, которые не используют топливо.

Альтернатива углеводородному топливу

Изобретение альтернативной энергии и прекращение использования угля, нефти и газа. Сжигание этих природных компонентов приводит к накоплению парниковых газов в атмосфере, поэтому пора перейти на экологически чистый вид энергии.

Что главное в решении любой проблемы? Не закрывать на нее глаза. Возможно, мы не замечаем вреда от парникового эффекта, но это точно заметят последующие поколения. Мы можем прекратить сжигать уголь и нефть, сохранить природную растительность планеты, отказаться от обычного автомобиля в пользу экологически чистого - и все для чего? Для того чтобы наша Земля существовала и после нас.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Понятие парникового эффекта. Потепление климата, повышение среднегодовой температуры на Земле. Последствия парникового эффекта. Накопление в атмосфере "парниковых газов", пропускающих кратковременные солнечные лучи. Решение проблемы парникового эффекта.

презентация , добавлен 08.07.2013

Функции атмосферы Земли, возникновение, роль и состав парниковых газов. Причины предполагаемого потепления климата. Положительные и отрицательные последствия парникового эффекта для органического мира. Пути решения глобальной экологической проблемы.

презентация , добавлен 16.12.2010

Парниковый эффект: исторические сведения и причины. Рассмотрение влияния атмосферы на радиационный баланс. Механизм парникового эффекта и его роль в биосферных процессах. Усиление парникового эффекта в индустриальную эпоху и последствия этих усилений.

реферат , добавлен 03.06.2009

Причины и последствия постепенного роста температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана. Отрицательные показатели парникового эффекта. Возможные пути решения проблемы глобального потепления и меры по снижению выбросов парниковых газов.

контрольная работа , добавлен 20.04.2015

Основные причины возникновения парникового эффекта. Парниковые газы, их воздействие на тепловой баланс Земли. Негативные последствия парникового эффекта. Киотский протокол: сущность, главные задачи. Прогнозирование экологической ситуации в мире.

реферат , добавлен 02.05.2012

Причины и последствия "парникового эффекта", обзор методов решения данной проблемы. Экологическое прогнозирование. Пути снижения воздействия парникового эффекта на состояние климата Земли. Киотский протокол к Рамочной конвенции ООН об изменении климата.

контрольная работа , добавлен 24.12.2014

Причины возникновения парникового эффекта. Парниковый газ, его особенности и характеристика проявлений. Последствия парникового эффекта. Киотский протокол, его сущность и описание основных положений. Прогнозы на будущее и методы решения этой проблемы.

реферат , добавлен 16.02.2009

Накопление углекислого газа в атмосфере - одна из основных причин парникового эффекта. Углекислый газ действует в атмосфере, как стекло в оранжерее: он пропускает солнечную радиацию и не пропускает обратно в космос инфракрасное (тепловое) излучение Земли.

реферат , добавлен 26.12.2004

Причины возникновения парникового эффекта. Отрицательные экологические последствия парникового эффекта. Положительные экологические последствия парникового эффекта. Эксперименты протекания парникового эффекта в разных условиях.

творческая работа , добавлен 20.05.2007

Сущность парникового эффекта. Пути исследования изменения климата. Влияние диоксида углерода на интенсивность парникового эффекта. Глобальное потепление. Последствия парникового эффекта. Факторы изменения климата.

Протоколы киотских мудрецов. Миф о глобальном потеплении Поздышев Василий Анатольевич

Парниковый эффект и радиационный форсаж атмосферы

Атмосфера для нашей планеты - как теплое одеяло или, вернее, - как терморегулирующий скафандр. Без нее температура на Земле была бы в среднем на 30 (!) градусов ниже, то есть минус 15 градусов Цельсия, а также с огромным контрастом температуры дня и ночи: днем было бы очень жарко, а ночью - очень холодно.

Атмосфера Земли, состоящая на 78 % из азота, на 21 % из кислорода, содержит также и другие газы и примеси в незначительных пропорциях. В числе этих примесей находятся и уже ставшие «знаменитыми» парниковые газы: СО 2 (углекислый газ), СН 4 - метан, а также серные газы и водяной пар. В общей сложности все эти примеси представляют собой около 1 % земной атмосферы.

Чтобы понять, как парниковые газы и СО 2 влияют на температуру поверхности, нужно понять принципы радиационного (энергетического) баланса планеты и влияние атмосферы на него.

Итак, в 150 миллионах километров от Земли находится наша «печка» - Солнце, которая греет все вокруг с температурой около 6000 градусов Цельсия. Часть этого излучения доходит и до нашей планеты, далеко не все доходит до ее поверхности.

Атмосфера - это щит, который не пропускает часть солнечной энергии. Атмосферный щит отражает почти треть дошедшей до нас энергии обратно в космос. Если быть более точным - из дошедшей до Земли энергии в 342 ватта на квадратный метр атмосфера отражает 102 ватта и 240 ватт на квадратный метр проходят сквозь нее.

Но это еще не все, поскольку часть энергии, дошедшей до поверхности отражается обратно, еще раз проходит через атмосферу (опять с потерями), а часть отражается еще раз от атмосферы (на этот раз вниз) и возвращается к поверхности планеты. И все это много-много раз, примерно как шарик от пинг-понга, зажатый между двумя поверхностями. От этой «дополнительной» энергии, возвращенной к поверхности, температура планеты повышается.

Этот феномен - в упрощенном понимании «возврат атмосферой» к поверхности планеты части энергии, от нее отраженной, и называется парниковым эффектом.

Понятие это, на самом деле, неправильное, с научной точки зрения: этот эффект, на самом деле, не имеет ничего общего со знакомыми нам по огурцам-помидорам теплицам и парникам, где повышение температуры происходит по причине отсутствия конвекции (обмена теплого воздуха внутри теплицы и холодного снаружи). Но уж как назвали - пусть так и будет.

Понятие «парниковый эффект» было так сильно медиатизировано средствами массовой информации и политиками, что теперь поздно менять его на более правильное с точки зрения физики: радиационный форсаж.

В планетарном парниковом эффекте (феномене радиационного форсажа) основную роль играет способность земной поверхности отражать солнечные лучи и способность атмосферного экрана их пропускать (туда и обратно).

То есть если бы парникового эффекта не было, то земная поверхность, получив пропущенные атмосферой 240 ватт на квадратный метр, отражала бы их все обратно, но это не так.

Здесь самое место вспомнить, что такое альбедо. Альбедо - это и есть способность поверхности отражать часть солнечных лучей. Сточки зрения энергетического баланса - это та часть энергии, которая не используется для нагрева планеты Солнцем. Солнечное излучение отражается по-разному атмосферой, сушей, лесами и океаном. Чем альбедо выше, тем светлее нам кажется поверхность. Черная поверхность поглощает все лучи, падающие на нее, то есть альбедо равно нулю.

Альбедо Земли складывается из отражательной способности составляющих ее поверхность элементов. Все они, например из космоса, видятся более или менее светлыми. Те, что более светлые, имеют более высокое альбедо, более темные - более низкое. Например:

Свежий снег - 95%

Облака типа Cumulo-nimbus - 90%

Старый снег и ледники - 60%

Облака типа cirrus - 35%

Песок, пустыни - 30%

Растительность - 10%

Океан, реки, озера, вода - 7%

Таким образом, для всей земной поверхности среднее альбедо сегодня - около 30 %, что говорит о том, что Земля оставляет у себя 70 % солнечного излучения.

Тут надо сделать небольшое, но очень важное уточнение: с точки зрения энергетики, неправильно брать в расчет только видимую часть спектра. Если Солнце с температурой поверхности в 6000 градусов Цельсия поливает нас ультрафиолетом и лучами из верхней части спектра (солнце - желтая звезда), то отраженное ему обратно Землей излучение на 60 % состоит из видимого излучения и 40 % (!) из инфракрасного, которое и является основным «нагревателем» нашего планетарного «парника». Также, кстати, важно понимать, что альбедо растительности (листьев и травы) - всего 10 % в видимом спектре (они темные), но достигает 60 % в инфракрасном. Тут, кстати, наблюдается еще один забавный и немного провокационный парадокс: чем больше растительности - тем больше планета отражает инфракрасного излучения… Леса вырубить - парниковый эффект может стать и меньше… Все гораздо сложнее, чем представляется.

Но вернемся к энергетическому балансу земной поверхности. Получив 240 ватт энергии на квадратный метр, Земля поглощает две трети и треть отражает. То есть 160 ватт «нагревает» каждый квадратный метр Земли, и 80 ватт уходит «в небо». Но, чтобы сохранить энергетический баланс, Земля должна «отдавать» космосу те же 240 ватт. Земля - не холодная планета, у нее горячее ядро, наполненное магмой. Поэтому Земля излучает не только отраженную энергию Солнца, но и имеет свое инфракрасное (мы это помним) излучение. Это излучение на поверхности планеты сегодня равно 300 ваттам на квадратный метр. То есть поверхность Земли получает 240 ватт, а отдает больше - 380 ватт. Из этих 380 ватт через атмосферу проходит менее половины - около 150. Все остальное - 130 ватт возвращается обратно к земной поверхности и нагревает ее. Иными словами - Земля сама себя греет. Эта «дополнительная энергия» и есть проявление радиационного форсажа, или парникового эффекта.

Как вы видите, сам по себе парниковый эффект действительно оказывает существенное влияние на энергетический баланс планеты: оставленная им у поверхности планеты энергия (130 ватт на квадратный метр) почти сравнима с той частью энергии, которая доходит до нее через атмосферу от Солнца (160 ватт на квадратный метр).

Но данный факт сам по себе еще не говорит, что это вызывает потепление, как и не говорит о том, что именно углекислый газ - основной фактор парникового эффекта.

Физика парникового эффекта намного сложнее. Частота волн полученного и выпущенного излучения играет в нем важную роль. Вспомним тот факт, что Солнце излучает всю гамму лучей и много ультрафиолета, а основное излучение Земли - инфракрасное. Земля - темное небесное тело.

Так вот, разные молекулы атмосферы пропускают и отражают волны разной длины. Вода поглощает волны одной частоты - именно на эту частоту (2450 мегагерц) выставлены все, произведенные в Китае, микроволновки на всех кухнях всех домохозяек в мире. Но молекула азота поглощает волны на другой частоте, молекулы озона - на третьей, молекула углекислого газа СО 2 - на четвертой, и так далее.

Основной диапазон волн, которые атмосфера пропускает, называется «окном». Главное «окно» земной атмосферы (излучение Земли) находится в диапазоне 9 и 11 микрометров. Именно в этом диапазоне и идет основное излучение Земли.

Как это ни парадоксально, но очевидно, что диапазон основного излучения Земли НЕ совпадает с длинной волн, которые поглощает СО 2 !

Поэтому, очевидно, что основное излучение Земли - инфракрасное - СО 2 НЕ ПОГЛОЩАЕТ, а пропускает. Значит - влияние СО 2 на радиационный форсаж (парниковый эффект) не должно быть существенным. Значит, что-то другое в атмосфере поглощает инфракрасное излучение и оставляет эту энергию у поверхности планеты, но не СО 2 .

То есть мы понимаем, что радиационный (и соответственно температурный) режим планеты очень сильно зависит от альбедо и от состава атмосферы (если в ней содержатся газы, молекулы которых поглощают энергию на тех же волнах, что сама планета излучает). От чего альбедо меняется? Ну во-первых, очевидны сезонные изменения в каждом полушарии. Летом растительность, зимой - снег и лед. Отмечу лишний раз, что сезонные вариации альбедо более заметны в Северном полушарии (там больше суши и резкого континентального климата). Долгосрочные и несезонные вариации альбедо происходят по следующим причинам: связанным с человеческой деятельностью - урбанизация, замещение лесов сельхозкультурами, таяние льдов, и природным - изменение облачного слоя планеты.

Например, вырубка лесов, драматическое с точки зрения экосистемы явление, на вариацию альбедо оказывает очень малое влияние. По рапортам ООН ежегодно Земля теряет до 150 000 квадратных километров лесов. То есть - за 25 лет поверхность теряет около 3,5 миллионов квадратных километров лесной поверхности. Но с точки зрения энергетического баланса планеты это значит, что 0,5 % Земной поверхности изменит свое альбедо с 10 % до 20 % или до 30 % (в зависимости от того - что будет на месте леса). Это будет соответствовать увеличению энергетического баланса примерно на 0,02 ватта на квадратный метр за четверть века. По подсчетам IPCC, все изменение отражающей поверхности земной поверхности человеком за XX век (меньше лесов, больше полей, городов и дорог) изменило энергетический баланс Земли не более, чем на 0,2 ватта на квадратный метр. Мы помним, что в среднем Земля получает 240 ватт энергии на квадратный метр поверхности, то есть человек в худшем случае изменил альбедо поверхности планеты на 0,08 % (восемь сотых процента), что чрезвычайно незначительно.

Напротив, облака являются очень существенным фактором, влияющим на альбедо и, соответственно, на энергетический баланс планеты. Облачный покров отвечает за две трети (!) отраженной в космос солнечной энергии. Именно из-за облаков альбедо Земли достигает 30 %. Однако привычные нам облака - не такой простой феномен. Во-первых, они состоят из мельчайших частиц воды и льда разного размера, в разных пропорциях и на разной высоте. Все это приводит к вариации альбедо. Именно непредсказуемость образования облаков и отсутствие исторических данных по величине и толщине облачного покрова планеты являются основной проблемой климатического моделирования.

Что влияет на величину и на толщину облачного покрова? Пока выявлено 3 основных элемента, влияющие на конденсацию воды в атмосфере: само количество паров воды в атмосфере (ее влажность) и конденсирующие факторы внешнего (космическое излучение) и наземного характера (аэрозоли - естественные и искусственные).

Становится понятно, что:

Во-первых, изменение отражающей поверхности планеты (больше или меньше снега, воды, пустыни, растительности) сильно влияет на ее энергетический баланс. На самом деле, снижение альбедо всего на 1 % изменяет энергетический баланс Земли на 4 ватта на квадратный метр. Это то же изменение, которое получится, если концентрация парниковых газов в земной атмосфере увеличится в два раза;

Во-вторых, наиболее важным фактором земного альбедо являются… облака. Наука констатирует, что облачность в земной атмосфере меняется, но отслеживать это стало возможно только после открытия космической эры, и законы образования облаков разного типа в атмосфере пока не понятны ученым.

Сейчас, в начале XXI века, среднее «покрытие» облаками земной поверхности составляет примерно 50 %. Сколько было 100 или 50 лет назад - мы не знаем.

То есть мы понимаем, что заявления о существенном влиянии концентрации углекислого газа в атмосфере на радиационный баланс нашей планеты есть очень сильное и далекое от научного подхода упрощение.

Углекислый газ, содержащийся в атмосфере в промилях (тысячных долях - сегодня это 0,038 %) и поглощающий излучение на частотах, отличных от основных частот инфракрасного излучения Земли, вряд ли является основным фактором изменения температуры. По крайней мере - далеко не единственным.

Кроме углекислого газа, известного теперь всем из-за паранойи вокруг него, есть много других «атмосферных» факторов, вызывающих парниковый эффект, например - содержание воды в атмосфере, облака (и их форма).

Вода в атмосфере и форма облаков, ею образованных, - наиболее существенный фактор парникового эффекта, об этом почему-то никто не говорит…

Наверное, потому что с облаками все гораздо сложнее, чем с СО 2: не измерить их, не поймать и, самое главное, продать трудновато. Да и призывать к борьбе за снижение или увеличение количества облаков определенного типа - прямой путь не в парламент, и не в президенты, а в совсем другое, менее престижное, заведение.

Есть также другие «парниковые газы» (про метан я уже упоминал), есть вулканическая пыль, в атмосфере есть много чего, что отражает солничную радиацию. Просто наука не располагает долгосрочными статистическими данными о них, поэтому основной параметр, изпользуемый в климатических моделях глобального потепления - СО 2 . Потому столько и разговоров о нем.

А ведь кроме состава атмосферы и создаваемого им парникового эффекта есть и другие, неатмосферные факторы, влияющие на температурный режим Земли и определяющие ее температурные циклы.

Теперь самое время рассмотреть весь механизм формирования климата планеты и заодно ответить на второй политически некорректный вопрос: а имеет ли место быть то самое глобальное потепление, которым нас всех пугают?

Из книги Путь Черепах. Из дилетантов в легендарные трейдеры автора Куртис Фейс

Эффект трейдера В физике есть понятие эффект наблюдателя – суть его заключается в том, что измерение явления иногда влияет на само явление; обозреватель нарушает чистоту эксперимента самим фактом обозревания. Нечто подобное порой происходит и в трейдинге – проводимая

Из книги Стратегическое управление автора Ансофф Игорь

6.1.14. Создание атмосферы поддержки Используя схему вероятного сопротивления, можно принять меры по устранению излишнего сопротивления. Для этого исключаются неверное понимание и преувеличение характера изменений. работникам фирмы разъясняется необходимость,

Из книги Организуй себя автора Каунт Джон

Добейтесь создания благоприятной атмосферы На эффективность чтения будут влиять как ваше окружение, так и ваши ощущения. Добейтесь, чтобы освещение было соответствующим образом отрегулировано, а факторы, отвлекающие ваше внимание, сведены к минимуму. Особенно

Из книги Микроэкономика: конспект лекций автора Тюрина Анна

5. Эффект дохода и эффект замещения Закон спроса характеризуется тем, что объемы покупок и благ, предназначенных для потребления, связаны с ценой обратной зависимостью. Сама структура спроса непосредственно зависит от действия рыночного механизма и условий

Из книги Протоколы киотских мудрецов. Миф о глобальном потеплении автора Поздышев Василий Анатольевич

Пролог СВАНТЕ АРРЕНИУС И ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ Как появилась теория глобального потепления?В 1824 году французский физик Жозеф Фурье предполагает, что земная атмосфера может увеличивать температуру поверхности. Он же впервые использовал словосочетание «парниковый эффект»

Из книги Микроэкономика автора Вечканова Галина Ростиславовна

Вопрос 10 Реакция потребителя на изменение цены. Эффект замены и эффект дохода. ОТВЕТИЗМЕНЕНИЕ ЦЕНЫ на одно благо при фиксированном доходе и неизменных ценах на другие блага вызывает смещение бюджетной линии в точку, более удаленную или более близкую к началу

Из книги Биржевая игра [Сделай миллионы, играя числами] автора Джонс Райан

Из книги Карта и территория. Риск, человеческая природа и проблемы прогнозирования автора Гринспен Алан

Эффект маржи Управление капиталом показывает фантастические результаты, поскольку может обеспечивать рост прибыли в геометрической прогрессии. В значительной степени именно невысокие требования по марже на товарных и фьючерсных рынках делают возможным

Из книги Визуализируй это! Как использовать графику, стикеры и интеллект-карты для командной работы автора Сиббет Дэвид

Из книги Покупатель на крючке. Руководство по созданию продуктов, формирующих привычки автора Хувер Райан

II. Вовлечение группы в работу и создание атмосферы взаимопонимания В части I рассказывалось о возможностях, которые предоставляет метод визуализации. Здесь речь пойдет о вовлечении группы в работу, о ключевых аспектах проведения плодотворных рабочих встреч. Если между

Из книги Практика управления человеческими ресурсами автора Армстронг Майкл

Создание атмосферы взаимопонимания: сначала послушайте, будет еще время высказаться Коммерсанты знают, что взаимопонимание устанавливается, если вы сумели показать, что вам интересно мнение ваших собеседников, и если, предлагая свой товар, вы не вели себя с позиции

Из книги Глобальный кризис. За гранью очевидного автора Долан Саймон

Эффект дефицита В 1975 году исследователи Уорчел, Ли и Эйдуол решили выяснить, как люди оценят печенье, которое они положили в две одинаковые стеклянные банки{63}. Количество печенья разнилось, в одной – десять штук, в другой – всего две. Какое из них показалось людям

Из книги Надежная база: лидерство для руководителей высшего звена автора Колризер Джордж

ПОДДЕРЖАНИЕ АТМОСФЕРЫ ПРИВЕРЖЕННОСТИ И ДОВЕРИЯ Достижение приверженности – это попытка добиться от людей, чтобы они отождествляли свои цели и ценности с целями и ценностями организации, в том числе с целью развития и распространения знаний. Приверженность можно

Из книги автора

УЛУЧШЕНИЕ АТМОСФЕРЫ Улучшить атмосферу можно, разрабатывая справедливую политику отношений с работниками и процедуры с их последовательной реализацией. Линейных менеджеров и руководителей групп, которые несут большую ответственность за поддержание повседневных

Из книги автора

Эффект джокера Кроме известных проблем и ожидаемых решений, действует феномен, наподобие эффекта «черного лебедя», с низкой вероятностью, но высоким воздействием – эффект «джокера». Эти события могут произойти в любое время в зависимости от случая или удачи, немного

Из книги автора

Создание атмосферы доверия посредством эффективных уз Институт развития доверия Рейнов проводил исследования, свидетельствующие о том, что современная деловая среда испытывает нехватку доверия, однако оно ценится чрезвычайно высоко. Четверо из пяти опрошенных лишь

В последние десятилетие словосочетание «парниковый эффект» практически не сходит ни с экранов телевидения, ни со страниц газет. Учебные программы сразу по нескольким дисциплинам предусматривают его тщательное изучение, причем практически всегда указывается его негативное значение для климата нашей планеты. Однако это явление на самом деле намного более многогранно, чем это преподносится обывателю.

Без парникового эффекта жизнь на нашей планете была бы под вопросом

Можно начать с того, что парниковый эффект на нашей планете существовал на протяжении всей ее истории. Такое явление просто-напросто неизбежно для тех небесных тел, у которых, как и у Земли, присутствует устойчивая атмосфера. Без него, например, Мировой океан давно бы замерз, а высшие формы жизни вообще не появились бы. Ученые уже давно научно доказали, что если бы в нашей атмосфере отсутствовал углекислый газ, наличие которого является необходимой оставляющей процесса возникновения парникового эффекта, то температура на планете колебалась бы в пределах -20 0 С, так что речь о возникновении жизни вообще бы не шла.

Причины и сущность парникового эффекта

Отвечая на вопрос: "Что такое парниковый эффект?", в первую очередь следует отметить, что свое название данное физическое явление получило по аналогии с теми процессами, которые происходят в теплице у садоводов. Внутри нее, независимо от времени года, всегда на несколько градусов теплее, чем в окружающем пространстве. Все дело в том, что растения поглощают видимые солнечные лучи, которые абсолютно свободно проходят и через стекло, и через полиэтилен, и вообще практически через любое препятствие. После этого сами растения также начинают излучать энергию, однако уже в инфракрасном диапазоне, лучи которого уже не могут свободно преодолевать то же стекло, поэтому возникает парниковый эффект. Причины этого явления, таким образом, лежат именно в дисбалансе между спектром видимых солнечных лучей и теми излучениями, которые отдают во внешнюю среду растения и другие предметы.

Физическая основа парникового эффекта

Что касается нашей планеты в целом, то парниковый эффект здесь возникает из-за наличия устойчивой атмосферы. Чтобы поддерживать свой температурный баланс, Земля должна отдавать столько же энергии, сколько она получает от Солнца. Однако наличие в атмосфере углекислого газа и воды, которые поглощают инфракрасные лучи, выполняя, таким образом, роль стекла в теплице, вызывает образование так называемых парниковых газов, часть из которых возвращается обратно к Земле. Эти газы создают "эффект одеяла", повышая температуру у поверхности планеты.

Парниковый эффект на Венере

Из вышесказанного можно сделать вывод, что парниковый эффект характерен не только для Земли, но и для всех планет и других небесных тел, обладающих устойчивой атмосферой. И действительно, проведенные учеными исследования показали, что, например, у поверхности Венеры данное явление имеет гораздо более выраженный характер, что связано, в первую очередь, с тем, что ее воздушная оболочка практически на сто процентов состоит из углекислого газа.

Механизм парникового эффекта заключается в следующем. Солнечные лучи, достигая Земли, поглощаются поверхностью почвы, растительностью, водной поверхностью и др. Нагретые поверхности отдают тепловую энергию снова в атмосферу, но уже в виде длинноволнового излучения.

Атмосферные газы (кислород, азот, аргон) не поглощают тепловое излучение с земной поверхности, а рассеивают его. Однако в результате сжигания горючих ископаемых и других производственных процессов в атмосфере накапливаются: углекислый газ, угарный газ, различные углеводороды (метан, этан, пропан и др.), которые не рассеивают, а поглощают тепловое излучение, идущее от поверхности Земли. Возникающий таким образом экран и приводит к появлению парникового эффекта — глобального потепления.

Кроме парникового эффекта наличие указанных газов обусловливает образование так называемого фотохимического смога. При этом в результате фотохимических реакций углеводороды образуют весьма токсичные продукты — альдегиды и кетоны.

Глобальное потепление является одним из наиболее значимых последствий антропогенного загрязнения биосферы. Оно проявляется как в изменении климата, так и биоты: 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.

В результате потепления зона тайги сдвинется к северу примерно на 100-200 км. Подъем уровня океана за счет потепления (таяния льдов и ледников) может составить до 0,2 м, что приведет к затоплению устьев крупных, особенно сибирских рек.

На проходившей в Риме в 1996 г. очередной конференции стран — участниц Конвенции по предотвращению климатических изменений ешс раз была подтверждена необходимость скоординированных международных действий для решения этой проблемы. В соответствии с Конвенцией индустриально развитые страны и страны с переходной экономикой приняли на себя обязательства стабилизировать производство парниковых газов. Страны, входящие в Европейский союз, включили в свои национальные программы положения о сокращении выбросов углекислого газа на 20% к 2005 г.

В 1997 г. было подписано Киотское (Япония) соглашение, по которому развитые страны обязались к 2000 г. стабилизировать выбросы парниковых газов на уровне 1990 г.

Однако после этого выбросы парниковых газов даже возросли. Этому способствовал выход США из Киотского соглашения 2001 г. Тем самым реализация этого соглашения была поставлена под угрозу срыва, так как нарушалась квота, необходимая для вступления в силу этого соглашения.

В России, в связи с общим падением производства, выброс парниковых газов в 2000 г. составлял 80% от уровня 1990 г. Поэтому Россия в 2004 г. ратифицировала Киотское соглашение, придав ему юридический статус. Сейчас (2012 г.) это соглашение действует, к нему присоединяются и другие государства (например, Австралия), но все же решения Киотского соглашения остаются невыполненными. Однако борьба за выполнение Киотского соглашения продолжается.

Одним из самых известных борцов с глобальным потеплением климата является бывший вице-президент США А. Гор . После поражения на президентских выборах 2000 года он посвящает себя бою с глобальным потеплением. «Спасайте мир, пока не поздно!» — вот его лозунг. Вооруженный набором слайдов он объездил весь мир, разъясняя научную и политическую стороны глобального потепления, возможные серьезные последствия в ближайшем будущем, если не ограничить рост выброса в атмосферу углекислого газа, вызванного деятельностью человека.

А. Гор написал широко известную книгу «Неудобная правда. Глобальное потепление, как остановить планетарную катастрофу». В ней он убежденно и справедливо пишет: «Иногда кажется, что наш климатический кризис протекает медленно, но на самом деле он происходит очень быстро, став воистину планетарной опасностью. И для победы над угрозой мы сначала должны признать факт ее существования. Почему наши лидеры, как нам кажется, не слышат таких громких предупреждений об опасности? Они сопротивляются правде, потому что в момент признания окажутся перед своим моральным долгом — действовать. Просто гораздо удобней игнорировать предупреждение об опасности? Возможно, но неудобная правда не исчезает только потому, что она не замечена».

В 2006 г. за книгу он был награжден американской литературной премией. По книге был создан документальный фильм «Неудобная правда» с А. Гором в главной роли. Фильм в 2007 г. получил Оскар и попал в рубрику «Это должен знать каждый». В том же году А. Гору (вместе с группой экспертов МГЭИК) была присуждена Нобелевская премия мира за работу по защите окружающей среды и исследованиям по проблемам изменения климата.

В настоящее время А. Гор также активно продолжает борьбу с глобальным потеплением, являясь внештатным консультантом Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), созданной Всемирной метеорологической организацией (ВМО) и Программой ООН по окружающей среде (ЮНЭП).

Глобальное потепление и парниковый эффект

Еще в 1827 г. французский физик Ж. Фурье предположил, что атмосфера Земли выполняет функцию стекла в теплице: воздух пропускает солнечное тепло, но не дает ему испариться обратно в космос. И он был прав. Этот эффект достигается благодаря некоторым атмосферным газам, например водяным испарениям и углекислому газу. Они пропускают видимый и «ближний» инфракрасный свет, излучаемый Солнцем, но поглощают «далекое» инфракрасное излучение, образующееся при нагревании земной поверхности солнечными лучами и имеющее более низкую частоту (рис. 12).

В 1909 г. шведский химик С. Аррениус впервые подчеркнул огромную роль углекислого газа как регулятора температуры приповерхностных слоев воздуха. Углекислота свободно пропускает солнечные лучи к земной поверхности, но поглощает большую часть теплового излучения Земли. Это своего рода колоссальный экран, препятствующий охлаждению нашей планеты.

Температура поверхности Земли неуклонно повышается, увеличившись за XX ст. на 0,6 °С. В 1969 г. она составляла 13,99 °С, в 2000 г. — 14,43 °С. Таким образом, средняя температура Земли в настоящее время составляет около 15 °С. При данной температуре поверхность планеты и атмосфера находятся в тепловом равновесии. Нагреваясь энергией Солнца и инфракрасным излучением атмосферы, поверхность Земли возвращает в атмосферу в среднем эквивалентное количество энергии. Это энергия испарения, конвекции, теплопроводности и инфракрасного излучения.

Рис. 12. Схематичное изображение парникового эффекта, обусловленного присутствием углекислого газа в атмосфере

В последнее время деятельность человека привносит дисбаланс в соотношение поглощаемой и выделяемой энергии. До вмешательства человека в глобальные процессы на планете изменения, происходящие на ее поверхности и в атмосфере, были связаны с содержанием в природе газов, которые с легкой руки ученых были названы «парниковыми». К таким газам относятся диоксид углерода, метан, оксид азота и водяной пар (рис. 13). Сейчас к ним добавились антропогенные хлорфторуглероды (ХФУ). Без газового «одеяла», окутывающего Землю, температура на ее поверхности была бы на 30-40 градусов ниже. Существование живых организмов в таком случае было бы весьма проблематичным.

Парниковые газы временно удерживают тепло в нашей атмосфере, благодаря чему создается так называемый парниковый эффект. В результате техногенной деятельности человека некоторые парниковые газы увеличивают долю своего участия в общем балансе атмосферы. Это касается прежде всего углекислого газа, содержание которого из десятилетия в десятилетие неуклонно растет. Углекислый газ создает 50 % парникового эффекта, на долю ХФУ приходится 15-20 %, на долю метана — 18 %.

Рис. 13. Доля содержания антропогенных газов в атмосфере при парниковом эффекте азота 6 %

В первой половине XX в. содержание углекислого газа в атмосфере оценивалось в 0,03 %. В 1956 г. в рамках первого Международного геофизического года ученые провели специальные исследования. Приведенная цифра была уточнена и составила 0,028 %. В 1985 г. измерения были проведены снова, и оказалось, что количество углекислого газа в атмосфере возросло до 0,034 %. Таким образом, увеличение содержания в атмосфере углекислого газа — доказанный факт.

За последние 200 лет в результате антропогенной деятельности содержание оксида углерода в атмосфере возросло на 25 %. Связано это, с одной стороны, с интенсивным сжиганием ископаемого топлива: газа, нефти, сланцев, угля и др., а с другой — с ежегодным уменьшением площадей лесов, которые являются основными поглотителями углекислого газа. К тому же развитие таких отраслей сельского хозяйства, как рисоводство и животноводство, а также рост площадей городских свалок приводят к увеличению выделения метана, оксида азота и некоторых других газов.

Вторым по значению «парниковым» газом является метан. Его содержание в атмосфере ежегодно увеличивается на I %. Наиболее значимые поставщики метана — свалки, крупный рогатый скот, рисовые поля. Запасы газа на свалках крупных городов можно рассматривать как небольшие газовые месторождения. Что касается рисовых полей, то, как выяснилось, несмотря на большой выход метана, в атмосферу его поступает относительно мало, поскольку большая часть расщепляется бактериями, связанными с корневой системой риса. Так что на поступление метана в атмосферу рисовые сельскохозяйственные экосистемы оказывают в целом умеренное влияние.

Сегодня уже не остается сомнений, что тенденция к использованию преимущественно ископаемого топлива неизбежно ведет к глобальному катастрофическому изменению климата. При нынешних темпах использования угля и нефти в ближайшие 50 лет прогнозируется повышение среднегодовой температуры на планете в пределах от 1,5 °С (близ экватора) до 5 °С (в высоких широтах).

Повышение температуры в результате парникового эффекта грозит небывалыми экологическими, экономическими и социальными последствиями. Уровень воды в океанах может подняться на 1-2 м за счет морской воды и таяния полярных льдов. (Вследствие парникового эффекта уровень Мирового океана в XX в. уже поднялся на 10-20 см.) Установлено, что повышение уровня моря на 1 мм приводит к отступлению береговой линии на 1,5 м.

Если уровень моря поднимется примерно на I м (а это худший сценарий), то к 2100 г. под водой окажутся около 1 % территории Египта, 6 % территории Нидерландов, 17,5 % территории Бангладеш и 80 % атолла Маджуро, входящего в состав Маршал- ловых островов. Это станет началом трагедии для 46 млн людей. По самым пессимистическим прогнозам, повышение уровня Мирового океана в XXI в. может повлечь за собой исчезновение с карты мира таких стран, как Голландия, Пакистан и Израиль, затопление большей части Японии и некоторых других островных государств. Под воду могут уйти Санкт-Петербург, Нью-Йорк и Вашинггон. В то время как одни участки суши рискуют оказаться на дне моря, другие будут страдать от жесточайшей засухи. Исчезновение грозит Азовскому и Аральскому морям и многим рекам. Увеличится площадь пустынь.

Группой шведских климатологов установлено, что с 1978 по 1995 г. площадь плавучих льдов в Северном Ледовитом океане сократилась примерно на 610 тыс. км 2 , т.е. на 5,7 %. Одновременно выяснилось, что через пролив Фрам, отделяющий архипелаг Свальбард (Шпицберген) от Гренландии, ежегодно со средней скоростью около 15 см/с в открытую Атлантику выносится до 2600 км 3 плавучего льда (что примерно в 15-20 раз больше стока такой реки, как Конго).

В июле 2002 г. с маленького островного государства Тувалу, расположенного на девяти атоллах в южной части Тихого океана (26 км 2 , 11,5 тыс. жителей), раздался призыв о помощи. Тувалу медленно, но верно уходит под воду — самая высокая точка в государстве возвышается над уровнем океана всего на 5 м. В начале 2004 г. электронные средства массовой информации распространили заявление о том, что ожидаемые высокие приливные волны, связанные с новолунием, могут на некоторое время поднять уровень моря в этом районе более чем на 3 м, что обусловлено повышением уровня океана вследствие глобального потепления. Если эта тенденция сохранится, крошечное государство будет смыто с лица Земли. Правительство Тувалу принимает меры по переселению граждан в соседнее государство Ниуэ.

Повышение температуры вызовет понижение влажности почвы во многих регионах Земли. Засухи и тайфуны станут привычным явлением. Ледовый покров Арктики сократится на 15 %. В наступившем столетии в Северном полушарии ледовое покрытие рек и озер будет держаться на 2 недели меньше, чем в XX в. Растают льды в горах Южной Америки, Африки, Китая и Тибета.

Глобальное потепление отразится и на состоянии лесов планеты. Лесная растительность, как известно, может существовать в очень узких пределах температуры и влажности. Большая часть ее может погибнуть, сложная экологическая система окажется на стадии разрушения, а это повлечет за собой катастрофическое уменьшение генетического разнообразия растений. В результате всемирного потепления на Земле уже во второй половине XXI в. может исчезнуть от четверти до половины видов сухопутной флоры и фауны. Даже при максимально благоприятных условиях к середине века непосредственная угроза вымирания нависнет почти над 10 % видов сухопутных животных и растений.

Исследования показали: чтобы избежать глобальной катастрофы, необходимо уменьшить выбросы углерода в атмосферу до 2 млрд т в год (одна треть нынешнего объема). Учитывая естественный прирост населения, к 2030-2050 гг. на душу населения должно выбрасываться не более 1/8 объема углерода, приходящегося сегодня в среднем на одного жителя Европы.

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 этаэкологическая 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

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.

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.

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.

19. Озоновый слой: значение, состав, возможные причины его разрушения, принимаемые меры защиты.

Озоновый слой Земли – это область атмосферы Земли, в которой образуется озон – газ, защищающий нашу планету от губительного воздействия ультрафиолетового излучения.

Разрушение и истощение озонового слоя Земли.

Озоновый слой, несмотря на огромное значение для всего живого, является очень хрупкой преградой на пути ультрафиолетовых лучей. Его целостность зависит от ряда условий, но природа все-таки пришла к равновесию в этом вопросе, и многие миллионы лет озоновый слой Земли благополучно справлялся с возложенной на него миссией. Процессы образования и разрушения озонового слоя были строго сбалансированы, пока на планете не появился человек и в своем развитии не достиг нынешнего технического уровня.

В 70-х гг. двадцатого столетия было доказано, что многие вещества, активно используемые человеком в хозяйственной деятельности, могут существенно снизить уровень озона в атмосфере Земли .

К веществам, разрушающим озоновый слой Земли, относятся фторхлоруглероды - фреоны (газы, используемые в аэрозолях и холодильниках, состоящие из атомов хлора, фтора и углерода), продукты сгорания при полетах высотной авиации и запусках ракет, т.е. вещества, молекулы которых содержат хлор или бром.

Эти вещества, выпущенные в атмосферу у поверхности Земли, за 10-20 лет достигают верхней границы озонового слоя . Там под воздействием ультрафиолетового излучения они распадаются, образуя хлор и бром, которые, в свою очередь, взаимодействуя со стратосферным озоном, существенно уменьшают его количество.

Причины разрушения и истощения озонового слоя Земли.

Рассмотрим еще раз более подробно причины разрушения озонового слоя Земли. При этом естественный распад молекул озона мы рассматирвать не будем.Сосредоточимся на хозяйственной деятельности человека.