С чем связано возникновение парникового эффекта – Парниковый эффект — Википедия

bestlavka.ru

Парниковый эффект — причины его усиления и основные последствия

Явление парникового эффекта было открыто Жозефом Фурье еще в конце 19 века. В своих записках о температуре поверхности Земли и других планет, ученый предположил, что термические процессы, происходящие на Земле сходны процессам под стеклом. Нельзя сказать, что ученый был неправ, но у планет нет стеклянных оболочек. Зато есть атмосферы. Парниковые газы в атмосфере создают эффект теплицы или парника, отражая тепло, исходящее от поверхности Земли, обратно на планету. Так прогреваются океаны и почва, а за их счет и воздух.

Сама планета тоже выделяет энергию за счет процессов, происходящих в ядре, но для Земли этого было бы достаточно для существования температуры в -18 градусов. При таком режиме жизнь на Земле возникнуть бы не смогла. Поэтому нельзя однозначно назвать парниковый эффект отрицательным явлением.

Впервые парниковые газы образовались в результате непрерывного действия вулканов, выбрасывающих в атмосферу большие массы углекислого газа и водяного пара. Из-за этого температура Земли повысилась настолько, что вода в Мировом океане вскипела. В таких условиях зарождалась жизнь на Земле. Но сегодняшнее повышение допустимых концентраций парниковых газов ведет к неминуемой экологической катастрофе.

Содержание страницы

Причины усиления парникового эффекта

Причиной парникового эффекта является накопление в атмосфере парниковых газов из-за антропогенных факторов. Основными факторами являются:

1. Вырубка лесов и увеличение севооборота.
2. Сжигание нефти в виде бензина и керосина.
3. Использование угля и газа для выплавки стали и производства электроэнергии.

Практически любая человеческая деятельность сопровождается выбросами в атмосферу. Большая часть из них ведет к усилению парникового эффекта.

Парниковые газы.

К парниковым газам относят водяные пары, метан, углекислый газ, озон, оксиды азота и фреоны.

В экологических моделях основной движущей силой процесса является углекислый газ. Однако в результате последних исследований была выдвинута идея об исследовании комплексного влияния газов. Углекислый газ влияет на парниковый эффект медленно и неотвратимо, но остальные газы способны влиять на атмосферу уже сейчас, к тому же менее изучены. Научное сообщество долгое время не обращало влияния на метан или фреоны, из-за чего не выработаны средства противодействия.

Водяной пар

Водяной пар самый большой по содержанию в атмосфере парниковый газ, ученые утверждают, что 72 процента парникового эффекта обеспечивается водяными парами.

При этом имеется в виду не сам пар, а положительная обратная связь его и углекислого газа. Дело в том, что воздействие углекислого газа удваивается, в результате температура повышается, увеличивается испарение воды. Это приводит к образованию большего количества облаков и как следствие, к задержке проникновения солнечных лучей на планету. При этом, водяные пары имеют и наибольший положительный эффект, играя роль стабилизатора температур.

В городе Инсалах, который находится в стране Алжир, перепад температур летом составляет 55 градусов. Эффект вызван малым количеством водяных паров над городом.

Поэтому сам по себе водяной пар не опасен: он задерживает лишь 72 Вт/м², тогда как углекислый газ 120 Вт/м², но пар увеличивает чувствительность атмосферы к углекислому газу, а значит и к антропогенной деятельности.

Углекислый газ

Углекислый газ в разных местах атмосферы составляет от 9 до 26 процентов общего количества газов, образующих парниковый эффект. Это наиболее опасный из всех парниковых газов. Сам по себе СО₂ не так опасен, но именно он является катализатором, ускоряющим катастрофу.

В огромных количествах газ попадает в атмосферу исключительно из-за деятельности человека. В обмене углерода газ связывается растениями, которые затем поедаются животными, элемент идет вверх по пищевой цепочке, пока верхнее животное или человек не умирает, попадая в землю вместе с накопленным за всю жизнь количеством углерода. В земле в результате тысячелетних процессов углерод из костей превращается в совершенно новое образование: нефть и керосин.

В настоящее время все огромные запасы, которые почва собирала в себя в течение миллионов лет, выбрасываются в атмосферу за несколько десятилетий. Это нарушает сложившийся баланс : углерод просто не успевает вернуться в цикл обмена и накапливается в атмосфере.

Существует ошибочное мнение, что потепление, это естественный процесс, предназначенный для связывания углерода. Вода способна растворять углекислый газ, который потом выпадет в осадок в виде известняков. А количество воды увеличивается с потеплением климата, за счет таяния ледников и ледяных шапок. Но в учет не берется таяние вечной мерзлоты, в которой содержится много органического вещества — старые листья, корни растений, которые росли там 1000 лет назад. При глобальном потеплении вечная мерзлота начинает  таять, а ее содержимое гниет, выделяя при этом диоксид углерода.

Метан

Метан долгое время был недооценен в вопросе влияния на парниковый эффект. Газ склонен распадаться на элементы в атмосфере за 10 лет, что для атмосферы считается мизерным сроком. Но при этом его влияние на парниковый эффект в 10 раз больше углекислого газа. И при этом до сих пор неясен механизм образования метана в атмосфере.

Традиционно считается, что метан выделяется в результате процессов ферментации в желудках животных. Но тогда непонятно, почему с 1995 до 2006 года содержание метана в атмосфере держалось на одном уровне, а с 2006 и до сегодняшнего дня планомерно повышается каждый год на одно и то же число долей? Только после исследований ученого Дрю Шиндела стали идти обсуждения новых экологических моделей, с учетом пересмотра воздействия метана на атмосферу.

Сам по себе газ составляет всего от 4 до 9 процентов. Выделяется метан в результате процессов ферментации в желудках животных. В особенности коров. Поэтому процесс роста населения земли, вызывающий рост потребления пищи, а, следовательно, рост кормовых животных косвенно влияет на развитие парникового эффекта. Вместе со стадами растут и могильники, так же выделяющие метан, к тому же свой вклад вносят и утечки газа в процессе разработки месторождений.

Озон

Озон по школьной привычке все считают полезным. Но каждый газ полезен на своем месте. Есть два типа озона: содержащийся в озоновом слое и тропосферный озон. Первый защищает землю от ультрафиолетового излучения, тогда как последний угнетает растения, ухудшая их способность к фотосинтезу. В результате возрастает количество углекислого газа в атмосфере. Влияние газа оценивается в 25 процентов от влияния СО₂, но при этом озон увеличивает действие самого углекислого газа в два раза. Многие ученые отмечают, что именно из-за повышенных концентраций озона в прошлом, земля потеряла способность к поглощению углекислоты. Тропосферный озон образуется в результате химической реакции оксидов азота, угарного газа и органических соединений. Катализаторами выступают кислород и солнечный свет.

На практике сочетание этих веществ стало возможным из-за развития транспорта и выбросов продуктов горения угля в атмосферу. Распределение газа по земному шару крайне неравномерно, из-за условий образования. Наибольшее количество скапливается в жарких странах и жаркую погоду. Увеличение озона не критично, но снижение уровня озона даст возможность частично нивелировать воздействие углекислого газа.

Согласно исследованиям, если опустить уровень озона до пределов нормы, можно сгладить воздействие углекислого газа на ближайшие 20 лет.

Оксиды азота

Оксид азота это пятый по значимости парниковый газ. Он в 298 раз активнее углекислого газа, вклад в глобальное потепление оценивается как 6 процентов общего воздействия парниковых газов. Оксиды азота образуются в результате производства удобрений, необходимых для повышения плодородности почвы.

Человечество неспособно отказаться от такого вида удобрений, но они нарушают круговорот азота в природе. Единственные культуры, которые могут связать азот, находящийся в атмосфере, это бобовые и соя. Только они способны заключить атмосферный азот в своих корнях, для дальнейшей переработки.К сожалению, посадка этих культур в разы меньше использования азота для удобрений. Именно избытку этого газа человечество обязано кислотными дождями.

Фреоны

Фреоны, это группа газов с низкой температурой кипения. Они используются в холодильном оборудовании. Любая сплит-система, холодильник или морозильная камера невозможна без фреона. За последние годы содержание веществ в установках сократилось, но не исчезло полностью.

Наметилась обратная тенденция: с повышением температуры в результате парникового эффекта, человечество все больше нуждается в фреоне, как основном элементе холодильных установок. Без сплит-систем не будет работать ни один офис, больница или торговый центр.

Фреоны оказывают действие в 1300-8500 раз большее, чем углекислый газ. При этом количество газов оценивается в сотые доли процента. В сравнении с прочими газами, количество фреонов настолько мало, что его воздействие трудно оценить.

Читайте также: Происхождение и образование углекислого газа.

Последствия парникового эффекта

Все последствия парникового эффекта, связаны с повышением температур. Что будет с Землей и человечеством, если температура поднимется на 5, 10, 15 градусов? Ученые давно составили примерный список проблем, которые придут с развитием парникового эффекта

Влияние на климат земли

Повышение температуры вызывает таяние вечной мерзлоты. Снег и лед, которые веками накапливались на полюсах, сейчас находятся в процессе разморозки. Это повлечет рост уровня воды в мировом океане. Низменные города, такие как Рим или Санкт-Петербург будут затоплены. Человеку придется постоянно бороться с повышением воды, начнется новое переселение народов. Наиболее плодородные земли Европы – Нидерланды будут затоплены, многие люди останутся без дома и пищи. Ученые прогнозируют увеличение уровня мирового океана на полметра раз в сто лет.

Критическое изменения начнутся после 5 метров. Кажется, что изменения произойдут нескоро, но что такое несколько сотен лет для экосистемы Земли? К тому же, негативные последствия развиваются уже сейчас. Уменьшается количество пресной воды, что вынуждает человечество увеличивать число опресняющих установок для полива посевов. Это увеличивает расход электричества, а значит увеличится расход угля и парниковый эффект начинает развиваться во времени.

Ледниковые шапки это природные погреба. В них заморожены микробы, которыми болели древние животные миллиарды лет назад. Что случится в результате таяния предугадать достаточно трудно. Никто не может предположить насколько современная медицина готова к этому вызову.

Влияние на людей

Человеку для комфортного существования требуется температура в районе 20-25 градусов. Летние колебания, доходящие до 50-52 градусов на солнце, могут негативно сказаться на здоровье. В результате повышенных температур у человека наблюдается учащенное сердцебиение, повышенное давление и обезвоживание. К тому же при температуре выше 25 градусов, работоспособность уменьшается в 2 раза, ухудшается координация движений, быстро теряются полезные соли и микроэлементы.

Читайте также: Углекислый газ в крови человека.

Снижение парникового эффекта

Снижение парниковых процессов возможно по нескольким направлениям. Различного рода посадки — увеличение количества деревьев уменьшает СО₂ в атмосфере, задерживает осушение почвы и аккумулирует водяные пары из воздуха. В посадки входит и озеленение пустынь. Этот крайне дорогой процесс уменьшает количество озона в воздухе, при этом уменьшая последствия парникового эффекта.

Для восстановления обмена азотом необходимо в несколько раз увеличить посев бобовых культур. Это позволит связать атмосферный азот в корнях растений, при этом уменьшив, долю азотных удобрений.

Кроме того, необходимо ужесточить меры борьбы с лесными и степными пожарами. В результате этих процессов происходят огромные выбросы СО₂ и сажи в атмосферу.

Развитие вторичной переработки. Примером всему миру служит Швейцария, где переработка мусора возведена в абсолют. Вторичная переработка страны настолько развита и отлажена, что страна вынуждена закупать мусор у соседней Норвегии. Что это дает в плане парникового эффекта? Не нужно сжигать уголь для получения энергии на производство новых товаров. Следовательно уменьшается количество СО₂ в атмосфере.

Работа над энергопроизводством и энергопотреблением. Самыми экологически чистыми электростанциями являются гидроэлектростанции. Если их недостаточно, можно использовать атомные, но дело в том, что большая часть мировой энергетики держится на угле. Замена энергоносителя дело не одного десятилетия. Но это позволит в несколько раз уменьшить выбросы углекислого газа в атмосферу. К тому же, нужно увеличивать КПД уже существующих станций, развивать экологически чистые, неисчерпаемы источники электроэнергии: использовать солнечные батареи и коллекторы, ветряки и тепловые насосы. Ни одна возможность экономии не должна быть упущена.

Везде, где это возможно, нужно заменять любое другое топливо на природный газ. В результате сжигания топлива выделяются продукты сгорания, куда входит и углекислый газ. Но количество выбросов от газа в несколько раз меньше выбросов от сжигания угля. Газ не выделяет сажу, не требует энергии на подогрев, как мазут,  и не нуждается в специальных приспособлений для сжигания. В совокупности с грамотным утеплением домов это позволит сократить расходы тепла примерно на 30 процентов.

Заключение

Парниковый эффект это не отрицательное явление. Другой вопрос, что антропогенная деятельность человека выводит парниковый эффект на совершенно другой уровень. Если повальную вырубку лесов, небрежное обращение с почвами и постоянное сжигание огромного количества угля и нефти не прекратить, то уже через век процесс будет необратим.

Организм просто не предназначен для столь высоких тепловых нагрузок. Уже сегодня есть места на земном шаре, в которых летняя температура превышает 50 градусов. В таких условиях жить и работать невозможно чисто физически.

При этом процесс развивается:

• Повышение температур ведет к повышению количества испарения, а значит, повышается количество водяного пара в атмосфере.
• Уменьшение пресной воды вызывает дополнительную нужду в опреснительных установках и электричестве, для добычи которого и сжигается 80 процентов угля на планете.
• Население планеты растет, а основной катализатор парникового эффекта углекислый газ, который является продуктом дыхания.

Есть мнение, что развитие парникового эффекта не связано с человечеством. Температура на планете и раньше менялась, доходя до высоких температур. Задача человечества сделать все, чтобы парниковый эффект не повторился в истории Земли, даже если это невозможно – атмосфера Земли станет только чище от борьбы с парниковыми газами.

uglekislygaz.ru

Парниковый эффект: почему разогревается наша планета и чем это грозит?

29.04.2019

В чем суть парникового эффекта и в чем его опасность?  Можно ли остановить глобальное изменение климата, и как это сделать?

Изменение климата — глобальная проблема, грозящая всему человечеству

Из множества проблем, стоящих перед современным человечеством, изменение климата, без сомнения, является одной из самых значимых и серьезных. Глобальное потепление, стремительное сокращение биоразнообразия, парниковый эффект, таяние ледников, которое ведет к подъему уровня Мирового океана, – все это может привести к катастрофическим последствиям и сделать жизнь людей на планете просто невыносимой.

Ученые предупреждают, что климатическую проблему уже нельзя откладывать в долгий ящик: к 2030 году ущерб, нанесенный экосистеме планеты, будет непоправим. То есть, у нас с вами осталось всего 12 лет. Если в ближайшее время люди не найдут решение этой проблемы, то последствия разогрева атмосферы будут ощущаться на протяжении веков, а то и тысячелетий. И это уже вопрос не экологии, а выживания человечества. Почему же на нашей планете становится жарче? Виной всему влияние парникового эффекта, который возник в результате хозяйственной деятельности человека.

Немного теории или почему разогревается планета?

Парниковый эффект – это нагрев нижних слоев атмосферы Земли, который возникает из-за увеличения концентрации некоторых газов, находящихся в ней. Суть его довольно проста: солнечные лучи нагревают поверхность планеты, но при этом тепло остается и не может вернуться в космическое пространство – газы мешают этому. Вследствие этих процессов температура планеты увеличивается.

Парниковые газы мешают теплу уходить в космическое пространство, поэтому температура атмосферы увеличивается

Значительная доля солнечного излучения (до 75%), попадающего на Землю, приходится на видимую и ближнюю инфракрасную часть спектра (400—1500 нм). Атмосфера его практически не улавливает, и тепловая энергия свободно достигает поверхности нашей планеты. Земля, нагреваясь, в свою очередь, начинает испускать излучение с длиной волн 7,8—28 мкм, которое исходит в космос, способствуя охлаждению планеты. Главной причиной возникновения парникового эффекта – это более высокая прозрачность атмосферы для света в оптическом диапазоне, чем в инфракрасном. Дело в том, что некоторые газы, содержащиеся в воздухе, поглощают или отражают излучение, которое идет от Земли. Они называются парниковыми. Чем выше их концентрация, тем больше солнечного тепла остается в атмосфере.

Парниковые газы нарушают тепловой баланс планеты, который во многом и определяет ее климат.

Сущность парникового эффекта хорошо знакома дачникам и огородникам, которые имеют теплицы на своих участках. Схема очень похожа: солнечные лучи, попадая внутрь, нагревают почву, а крыша и стены, не дают теплу покинуть конструкцию. Поэтому в парнике, даже без всякого обогрева, температура всегда выше, чем снаружи.

Сейчас очень много говорят о глобальном потеплении и изменениях климата. Есть ошибочное мнение, что возникновение парникового эффекта – это событие последних лет или десятилетий, и причиной его является исключительно деятельностью человека. Данный эффект присущ любой атмосфере, и без него жизнь на Земле была бы невозможна.

На самом деле, наша проблема – это стремительное усиление парникового эффекта, которое наблюдается в последние годы. Именно этот процесс может привести к катастрофическим результатам.

История изучения данного вопроса

Исследование проблемы парникового эффекта началось еще в первой половине XIX века. В 1827 году увидела свет работа Жозефа Фурье «Записка о температурах земного шара и других планет», где он подробно рассмотрел механизмы формирования климата, а также факторы, которые воздействуют на него. Этот ученый впервые описал явление парникового эффекта, используя в качестве модели стеклянный сосуд, выставленный на солнечный свет. Стекло практически непрозрачно для инфракрасного излучения, поэтому данный опыт довольно точно демонстрирует сущность явления. Само понятие парникового эффекта вошло в научный обиход гораздо позже.

Позже данные исследования были продолжены шведским физиком Аррениусом. Именно он выдвинул теорию, что понижение концентрации углекислого газа в воздухе является одной из важнейших причин ледниковых периодов в истории планеты.

В последние годы борьба с парниковым эффектом ведется на международном уровне

Однако активное изучение парникового эффекта и последствий этого феномена началось только во второй половине прошлого столетия. Ученые изучили изменение потоков солнечной радиации, возникающее при увеличении количества парниковых газов в воздухе. Сейчас для моделирования процессов, происходящих в атмосфере, начали использоваться наиболее современные и продвинутые компьютеры. Но и их мощности часто бывает недостаточно, ибо планетарный климат – это чрезвычайно сложная и пока еще не до конца изученная система.

В последние десятилетия на международном уровне были предприняты первые серьезные шаги, направленные на решение этой проблемы. В 1992 году была принята Рамочная конвенция ООН об изменении климата. В 1997 году к ней добавился Киотский протокол и Парижское соглашение (2015 год). Об этих документа регулируют меры по снижению выбросов в атмосферу.

Парниковые газы и другие причины потепления

Ученые считают, что парниковый эффект возникает благодаря следующим газам:

• метан;
• диоксид углерода;
• водяной пар;
• озон.

Наибольший вклад в повышение глобальной температуры вносит водяной пар (от 36 до 72%), за ним следует СО2 (примерно 9-26%), затем идет метан (4-9%) и озон (от 3 до 7%). Другие газы имеют крайне малую концентрацию в воздухе, поэтому их влияние на климатические процессы минимально.

Основные парниковые газы

Количество водяного пара сильно зависит от температуры нижних слоев атмосферы. Чем она ниже, тем меньше влажность воздуха и слабее выражен парниковый эффект. В этом случае избыточная влага превращается в снежно-ледовый покров на полюсах планеты, увеличивая ее отражательную способность (альбедо) и делая воздух еще холоднее. Таким образом, глобальное потепление (или похолодание) – это самоподдерживающийся процесс, который при определенных условиях может пойти по нарастающей и развиваться очень быстро. Для его начала нужен всего лишь «спусковой крючок», и антропогенный фактор вполне может стать им. В этом случае мы имеем дело с типичным примером положительной обратной связи.

Периоды потепления и похолодания, которые ранее случались на нашей планете, отлично коррелируют с количеством углекислого газа в атмосфере. Его увеличение ведет к усилению парникового эффекта и длительному повышению температуры.

Кроме того, на тепловой баланс Земли также оказывает влияние сажа и твердые аэрозольные частицы, попадающие в верхние слои атмосферы. Их главными источниками является вулканическая активность и промышленные выбросы. Пыль и сажа препятствует проникновению солнечного света, что уменьшает температуру планеты.

Откуда берутся парниковые газы?

Промышленные предприятия — главный источник парниковых газов

В настоящее время среди ученых существует консенсус, что текущее изменение климата связано с увеличением количества углекислого газа в атмосфере и парниковым эффектом – следствием этого процесса. Причем потепление происходит уже давно. Основная причина усиления парникового эффекта – деятельность человека, которая превратилась в мощный планетарный фактор. С момента начала индустриальной революции – то есть за последние 250-300 лет – концентрации метана и диоксида углерода в атмосфере увеличились на 149% и 31% соответственно. Вот основные источники парниковых газов:

• Бурный рост промышленности. Главным источником энергии для наших заводов, фабрик, транспортных средств является ископаемое топливо – нефть, природный газ и уголь. В результате их использования образуется углекислота, которая усиливают парниковый эффект. Около половины газов, полученных в ходе хозяйственной деятельности человека, так и остается в атмосфере, остальная часть – усваиваются океаном и наземной растительностью. С каждым годом увеличивается население Земли, а, значит, ему требуется все больше еды, промышленных товаров, автомобилей, что приводит к еще большему выделению углекислого газа, поэтому явление парникового эффекта будет нарастать. И если за последнее столетие температура поднялась на 0,74 градуса, то в будущем учёные прогнозируют рост 0,2 градуса за каждое десятилетие;
• Вырубка лесов и развитие сельского хозяйства. Еще одной важнейшей причиной увеличения концентрации СО2 в атмосфере является массовое уничтожение лесов. В процессе фотосинтеза деревья поглощают углекислый газ и выделяют кислород, являясь естественным регулятором концентрации парниковых газов. Вырубка лесов необходима в первую очередь для получения новых пахотных земель, чтобы кормить стремительно растущую человеческую популяцию. Свою лепту в повышение глобальной температуры добавляет и сельское хозяйство. Животноводство связано с образованием огромного количества метана, который по парниковым свойствам превосходит диоксид углерода;
• Свалки. Рост населения ожидаемо приводит к увеличению числа отходов. Сегодня свалками заняты огромные территории, занимающие тысячи гектаров. Каждая из них выделяет в атмосферу десятки тысяч кубометров метана и углекислоты. Эффективного решения этой проблемы пока не существует – значит, что объемы выбросов «мусорных газов» будет только расти.

Чем грозит парниковый эффект?

История Земли насчитывает примерно 4,5 млрд лет, и на протяжении всего этого времени климат планеты постоянно менялся. В некоторые эпохи ее от полюса до полюса покрывала буйная тропическая растительность, в другие же – она представляла собой шар, покрытый многометровой толщей льда. По сравнению с такими катаклизмами повышение температуры на один-два градуса кажутся сущей безделицей: подумаешь, еще и на отоплении сэкономим! Но не все так просто, последствия изменения климата могут оказаться куда более серьезными, вот только некоторые из них:

• Повышение температуры приведет к таянию ледников и подъему уровня вод Мирового океана, что грозит затоплением обширных территорий. Конечно, планета не превратиться в «водный мир», но пострадать могут многие прибрежные города и территории.  Мало кто знает, но с начала XX столетия уровень океана поднялся на 17 см, а с середины 90-х годов этот скорость подъема увеличилась до 3,2-3,4 мм в год. Данная проблема усугубляется еще и тем, что в приморских районах проживает большая часть населения Земли, там же находится и значительная доля мировой экономики;
• Увеличение температуры неминуемо приведет к изменениям в распределении осадков, а также их количества. И это следствие, наверное, даже более серьезно, чем затопление тех или иных территорий. В некоторых районах земного шара дожди станут большой редкостью, и они постепенно превратятся в пустыни, в других же жители будут страдать от регулярных ураганов, наводнений, цунами и прочих катаклизмов. По мнению ученых, дальнейшее повышение температуры воздуха приведет к снижению урожайности основных сельхозкультур в тропических и субтропических регионах планеты, что может привести к голоду и социальным потрясениям;
• Повышение температуры пагубно повлияет на здоровье людей. Медики ожидают увеличения количества сердечно-сосудистых заболеваний, болезней органов дыхания и даже психических расстройств.

Парниковый эффект и его возможные последствия серьезно повлияют не только на человека, но и на экосистему планеты в целом. Изменения климата лишат многие виды их привычного ареала, и не факт, что все «братья наши меньшие» смогут приспособиться к таким резким переменам. Исчезновение одних видов нарушит привычные цепи питания, что может привести к настоящему «эффекту домино». Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере и повышение температуры воздуха приводит к закислению океана, что негативно сказывается на всех, кто живет в нем.

Как с этим бороться?

Человек уже неоднократно сталкивался с изменениями климата. Более того, именно они были одной из движущих сил исторического прогресса. Засухи и наводнения не раз и не два вызывали войны и революции, массовые переселения народов, упадок государств и целых цивилизаций. Как же избежать тех катастрофических последствий, которые ожидают нас в случае серьезных изменений климата? Есть ли вероятность уменьшить так называемый парниковый эффект? Что можно сделать для этого?

Изменения климата, безусловно, приведут к исчезновению многих видов животных

Сегодня мы знаем все факторы, которые приводят к накоплению парниковых газов и повышению температуры воздуха. Переломить сложившуюся тенденцию будет очень непросто, так как это потребует усилий всего человечества и коренной перестройки мировой экономики. Для начала же необходимо просто понять, что парниковый эффект – глобальная проблема, которая угрожает не отдельным государствам, а всем людям.

Специалисты считают, что для уменьшения выбросов парниковых газов в атмосферу нужны следующие меры:

• Необходимо коренным образом перестроить энергетику и уменьшить количество промышленных выбросов. Основным источником СО2 сегодня является сжигание ископаемого топлива: нефти, угля и газа. Чтобы снизить их, человечество должно перейти на так называемую возобновляемую энергетику: солнце, ветер, воду. В последние годы их доля в общем балансе довольно быстро растет, но этих темпов явно недостаточно. Также нам необходимо отказаться от использования автомобилей с двигателями внутреннего сгорания и пересесть на электрокары. Понятно, что все вышеуказанное требует многомиллиардных инвестиций и десятков лет напряженной работы. Но начинать ее надо уже сегодня;
• Повышение энергоэффективности, причем касается это и промышленного производства, и получения энергии, и жилищно-коммунального хозяйства. Энергоемкость выпускаемой продукции должна быть значительно снижена. Нам нужны новы

militaryarms.ru

Парниковый эффект — причины и последствия

В атмосферных слоях нашей планеты существует немало явлений, напрямую влияющих на климатические условия Земли. Таким явлением считается парниковый эффект, характеризующийся повышением температуры нижних атмосферных слоев земного шара в сравнении с той температурой теплового излучения нашей планеты, которое можно наблюдать из космоса.

Этот процесс считается одной из глобальных экологических проблем современности, так как благодаря нему, солнечное тепло задерживается в виде оранжерейных газов у поверхности Земли и создает предпосылки для глобального потепления.

Парниковые газы, влияющие на климат планеты

Принципы парникового эффекта впервые осветил Жозеф Фурье, рассматривая разные типы механизмов в формировании климата Земли. При этом рассматривались и факторы, оказывающие влияние на температурные условия климатических поясов и качественный теплоперенос, и факторы, которые влияют на состояние общего теплового баланса нашей планеты. Парниковый эффект обеспечивается разницей в прозрачности атмосфер в дальнем и видимом инфракрасных диапазонах. Тепловой баланс земного шара определяет климат и среднегодовые приповерхностные температуры.

Активное участие в этом процессе принимают так называемые парниковые газы, которые задерживают инфракрасные лучи, занимающиеся нагревом атмосферы Земли и ее поверхности. По степени влияния и воздействия на тепловой баланс нашей планеты основными принято считать следующие виды парниковых газов:

Главным в этом списке является водяной пар (влажность воздуха тропосферы), который вносит в парниковый эффект земной атмосферы основной вклад. Также участвуют в действии фреоны и окись азота, но малая концентрация других газов не оказывает такого существенного влияния.

Принцип действия и причины парникового эффекта

Тепличный эффект, как еще называют парниковый, заключается в проникновении коротковолновых излучений Солнца к поверхности Земли, чему способствует углекислый газ. При этом тепловое излучение Земли (длинноволновое) задерживается. Вследствие этих упорядоченных действий осуществляется длительный нагрев нашей атмосферы.

Также суть парникового эффекта можно рассматривать как возможность повышения глобальной температуры Земли, которое может произойти в результате значительных изменений теплового баланса. Подобный процесс может обусловить постепенное накопление в атмосфере нашей планеты парниковых газов.

Самой явной причиной возникновения парникового эффекта называют попадание промышленных газов в атмосферу. Получается, что негативные результаты деятельности человека (лесные пожары, автомобильные выбросы, работа разных промышленных предприятий и сжигание топливных остатков) становятся прямыми причинами потепления климата. Выведение лесов – тоже одна из таких причин, так как именно леса являются самыми активными поглощателями углекислого газа.

Если глобальное потепление будет нормированным для живых организмов, то экосистемам Земли и людям нужно будет пытаться приспособиться к измененным климатическим режимам. Однако наиболее разумным решением все же будет сокращение и последующее регулирование выбросов.

www.sciencedebate2008.com

Все что нужно знать про парниковый эффект: причины, последствия, польза

Содержание:

Суть парникового эффекта

Наверное, многие заметили, что зимы в последние время стали не такими холодными и морозными, как в былые времена. И частенько и на Новый год, и на Рождество (как католическое, так и православное) вместо полагающегося делу снега моросит дождь. Виной всему вполне может быть такое климатическое явление, как парниковый эффект в атмосфере Земли, представляющий собой повышение температуры поверхности нашей планеты по причине нагрева нижних слоев атмосферы через скопление парниковых газов. Как следствие всего этого происходит постепенное глобальное потепление. Проблема эта не такая новая, но в последнее время, с развитием технологии появилось множество новых источников, подпитывающих глобальный парниковый эффект.

Причины парникового эффекта

Возникновение парникового эффекта происходит по следующим экологическим причинам:

• Применение горячих полезных ископаемых, таких как уголь, нефть, природный газ в промышленности, при их сжигании в атмосферу попадает большое количество углекислого газа и других вредных химических веществ.
• Транспорт – большое количество автомобилей, как легковых, так и грузовых, выделяющих выхлопные газы, также способствуют парниковому эффекту. Правда появление электромобилей и постепенный переход на них может оказать положительное влияние для экологии.
• Вырубка лесов, ведь известно, что деревья поглощают углекислый газ, и с каждым уничтоженным деревом, количество этого самого углекислого газа только растет (в том числе прямо сейчас наши лесистые Карпаты стают уже не такими лесистыми, как это не грустно).
• Лесные пожары – тут такой же механизм, как и при вырубке лесов.
• Агрохимия и некоторые удобрение также являются причиной парникового эффекта, так как в результате испарения этих удобрений в атмосферу попадает азот, являющийся одним из парниковых газов.
• Разложение и горение мусора также способствует появлению парниковых газов, увеличивающих парниковый эффект.
• Увеличение населения на планете Земля также является косвенной причиной, связанной с другими причинами – больше людей, значит больше от них будет мусора, больше будет работать промышленность, чтобы удовлетворить все наши не маленькие потребности и так далее.

Влияние парникового эффекта на климат

Пожалуй, главный вред парникового эффекта это необратимые климатические изменения, и как следствие негативные влияние от них: испарение морей в одних частях Земли (например, исчезновение Аральского моря) и наоборот затопления в других.

От чего же может происходить затопление, и как здесь связан парниковый эффект? Дело в том, что вследствие повышения температуры в атмосферы тают ледники в Антарктике и Арктике, тем самым увеличивая уровень мирового океана. Все это ведет к постепенному его наступлению на сушу, и возможному исчезновению в будущем целого ряда островов в Океании.

Территории, которые мало увлажняются атмосферными осадками, вследствие парникового эффекта стают очень засушливыми и практически непригодными для жизни. Гибель урожая порождает голод и продовольственный кризис, сейчас мы наблюдаем эту проблему в ряде африканских стран, где от засухи происходит настоящая гуманитарная катастрофа.

Влияние парникового эффекта на здоровье людей

Помимо негативного влияния на климат, парниковый эффект может оказать свое воздействие и на наше с вами здоровье. Так летом по его причине все чаще случается аномальная жара, которая из года в год увеличивает количество людей с заболеваниями сердечнососудистой системы. Опять-таки вследствие жары у людей повышается или наоборот понижается давление, чаще случаются сердечные приступы и приступы эпилепсии, обмороки и тепловые удары, и все это результаты парникового эффекта.

Польза парникового эффекта

А есть ли от парникового эффекта хоть какая-то польза? Ряд ученых считает, что такое явление как парниковый эффект существовал всегда с момента зарождения Земли, и польза его как «дополнительного подогрева» планеты неоспорима, ведь вследствие одного из таких подогревов некогда и возникла сама жизнь. Но опять же тут можно вспомнить мудрую фразу Парацельса, что разница между лекарством и ядом лишь в его количестве. То есть другими словами парниковый эффект полезен лишь в маленьком количестве, когда газы приводящие к парниковому эффекту, их концентрация в атмосфере не велика. Когда же она становится значительной, из своего рода лекарства это климатическое явление превращается в самый настоящий опасный яд.

Как минимизировать негативные последствия парникового эффекта

Чтобы победить проблему, нужно устранить ее причины. В случае с парниковым эффектом нужно также устранить источники, вызывающие глобальное потепление. На наш взгляд в первую очередь необходимо прекратить вырубку лесов, а наоборот активнее сажать новые деревья, кустарники, устраивать сады.

Отказ от бензиновых автомобилей, постепенный переход на электромобили или же даже на велосипеды (и для здоровья полезно, и для экологии) – также является маленьким шагом в борьбе с парниковым эффектом. И если множество сознательных людей сделает этот шаг, то это будет значительным прогрессом для улучшения экологии планеты Земля – нашего общего дома.

Также ученые ведут разработку нового альтернативного топлива, которое будет безопасным для экологии, но когда оно появится и станет повсеместным пока неизвестно.

И напоследок можно процитировать мудрого индейского вождя Белое облако из племени айоко: «Только после того, как последнее дерево будет срублено, лишь после того, когда последняя рыба будет поймана и последняя река будет отравлена, только тогда вы поймёте, что деньги нельзя есть».

Парниковый эффект, видео

И в завершение тематический документальный фильм про парниковый эффект.

www.poznavayka.org

Физические и химические основы возникновения парникового эффекта

Физика парникового эффекта

Парниковый эффект вокруг планеты связан с наличием вокруг неё устойчивой атмосферы.

Рисунок 1. Физика парникового эффекта. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Земля, для поддержания своего температурного баланса, должна отдавать энергии столько же, сколько получает её от Солнца. Но, атмосфера не однородна, в её состав входят углекислый газ и водяной пар. Они играют роль стекла в теплице, поглощая инфракрасные лучи. Их наличие в атмосфере вызывает образование парниковых газов, некоторые из них частично возвращаются обратно к Земле. У поверхности планеты эти газы повышают температуру, создавая «эффект одеяла».

Впервые идея парникового эффекта, создаваемого атмосферой Земли, была сформулирована французским математиком и физиком Жаном Фурье в 1824 г, но ему были неизвестны те газы, которые поглощают инфракрасное излучение. Выяснил это в 1859 г Джон Тиндаль.

Один из основоположников современной физической химии – Сванте Аррениус выдвинул свою гипотезу относительно парникового эффекта. Он показал, что диоксид углерода, находящийся в атмосфере в ничтожно малом количестве (0,3%), поддерживает её температуру на 5-6 градусов выше, чем, если бы он отсутствовал.

Любое тело, температура которого отличается от абсолютного нуля, будет испускать электромагнитное излучение. От температуры зависит максимум интенсивности этого излучения. Максимум солнечного излучения, температура на поверхности которого составляет 6000 градусов, находится в видимой области спектра (длина волны будет около 0,5 микрона).

Атмосфера в данной области находится в прозрачном состоянии, поэтому значительная часть лучей Солнца доходит до поверхности Земли, поглощается и нагревает её. Через излучение Земля тоже отдает свою энергию, но, средняя температура планеты составляет всего +15 градусов, а это значит, что максимум её излучения смещается в инфракрасную область (длина волны около 15 микрон) и излучение поглощается атмосферой уже очень сильно.

При отсутствии парникового эффекта температура на Земле была бы ниже современной на 33 градуса.

Атмосфера не пропускает часть солнечной энергии и отражает почти 1/3 дошедшей энергии обратно в космос. На каждый квадратный метр доходит 342 ватта, из которых отражается 102 ватта, а 240 ватт проходят через атмосферу. Часть дошедшей энергии отражается обратно и ещё раз проходит через атмосферу с новыми потерями. От атмосферы ещё раз отражается часть энергии и снова возвращается к поверхности Земли.

Замечание 1

Дополнительная энергия, возвращенная к поверхности, и повышает температуру планеты.

Главная роль в парниковом эффекте принадлежит способности поверхности Земли отражать солнечные лучи и способность атмосферного экрана пропускать их туда и обратно. Е

сли бы парниковый эффект отсутствовал, то поверхность Земли получала бы 240 ватт на каждый квадратный метр и отражала бы их обратно, но этого не происходит. Из 240 ватт полученной энергии поглощается 2/3 и 1/3 отражается. Каждый квадратный метр территории нагревается этими 160 ваттами (2/3), а 80 ватт уходит обратно в небо.

Для сохранения энергетического баланса планета должна отдать космосу те же 240 ватт. Поскольку Земля имеет горячее ядро, то она излучает как отраженную энергию Солнца и ещё имеет свое инфракрасное излучение, равное 300 ваттам на квадратный метр.

Таким образом, Земля получает 240 ватт, а отдает 380 ватт, из которых через атмосферу проходит около 150 ватт. Остальное количество энергии возвращается к поверхности Земли и нагревает её. Получается, что планета сама себя греет.

Химия парникового эффекта

Почти весь поток инфракрасного излучения парниковые газы возвращают из тропосферы. Безвозвратно в космос излучение уходит с уровня тропопаузы. Исключением из этого правила является слой озона, относительное содержание которого растет с высотой.

Своего максимума озоновый слой достигает на высоте 20-25 км. Озон тропосферы от общего его содержания составляет только 10%. Если он будет истощен на 6,8%, то его содержание сократится на 2,6%, а содержание метана сократится на 5,5%. Одновременно с этим в тропосфере увеличивается концентрация свободных радикалов ОН, являющихся важным окислителем, на 5%, атомарного кислорода на 12%.

Истощение озонового слоя в тропосфере приводит к повышенному потоку ультрафиолетового излучения в диапазоне 290-320 нм.

ОН, вступая в реакции с молекулами метана и фторуглеродов, уменьшают их концентрацию в тропосфере и снижают прямой парниковый эффект этих веществ.

При разрушении небольшого количества тропосферного озона происходит дополнительное снижение парникового эффекта.

В значительной степени на парниковый эффект влияют тропосферные химические процессы.

Причины этого:

• рост тропосферного озона связан с концентрацией и эмиссией метана, оксида углерода, оксидов азота;
• расходование ОН радикалов в реакциях с увеличившимся количеством метана и оксида углерода, уменьшает их концентрацию;
• дополнительное увеличение концентрации ОН радикалов.

Окисление метана и оксида углерода с образованием озона, происходит следующим образом – сначала идет окисление метана, затем оксида углерода и оксида азота.

К парниковым газам относятся углекислый газ, метан, закись азота, перфторуглероды, гидрофторуглероды, гексафторид серы.

Источником изменений климата является углекислый газ (диоксид карбона), на долю которого приходится 64% глобального потепления. Что касается метана (СН4), то он имеет природное и антропогенное происхождение. Его доля в глобальном потеплении составляет 20%. По значимости на третьем месте находится закись азота (N2O), на которую приходится 6% глобального потепления.

В таких углеводородных соединениях, как перфторуглероды, фтор частично замещает углерод и основным источником этих газов является производство алюминия, растворителей, электроники.

В углеводородных соединениях гидрофторуглероды водород частично замещается галогенами.

Парниковый газ – гексафторид серы используется в электроэнергетике в качестве электроизоляционного материала. В атмосфере он сохраняется длительное время и относится к активным поглотителям инфракрасного излучения, поэтому имеет потенциальную возможность оказывать влияние на климат длительное время.

Геополитика глобального потепления

В борьбе с потеплением есть политическая подоплека, всегда находившаяся за «кулисами». Проявилась она в период противостояния Большой восьмерки и Большой пятерки в 2008 г.

Страны Большой пятерки заявили о своем несогласии с этой политикой.

Геополитика глобального потепления имеет тесную связь с энергетикой. Суть заключается в том, что в основе энергетики таких стран, как Индия и Китай, лежит каменный уголь, стратегические запасы которого у них огромны.

Уголь является грязным, а значит опасным топливом для всей планеты, потому что при сжигании тонны угля в атмосферу выделяется 0,5 тонны углекислого газа. Если индийские и китайские выбросы углекислого газа сократить, то это негативно скажется на экономическом росте стран и уровне жизни их населения.

Производство электроэнергии и уровень жизни находятся в прямой зависимости друг от друга. Население Индии и Китая хочет жить хорошо и работать для достижения этого высокого уровня. Развитые же страны предлагают им вместо благополучия жить в неотапливаемых и неэлектрофицированных трущобах.

Китайское правительство приняло программу строительства большого количества тепловых электростанций и китайцы эту программу перевыполняют. В 2005 г в строй вошли мощности на 70 000 мегаватт, а в 2006 г введены мощности более чем на 100 000 мегаватт. Китайская энергетика на 85% работает на угле.

В Индии доступ к электричеству имеет только 60% населения, т.е. 400 млн. человек.

Отсюда понятно, что развитые страны хотят иметь механизм ограничения экономического роста Индии и Китая. Таким механизмом стал протокол Киото.

Американцы сумели в ООН убедить многие страны присоединиться к этому протоколу по «спасению планеты», а сами Протокол ещё не подписали.

Китай Киотский документ не подписал.

Киотский протокол является попыткой старого мира держать на контроле развитие мира молодого и более «энергичного», с единственной целью – сохранить привилегированный образ жизни.

Замечание 2

Отсюда, совершенно понятно, что ни Индия, ни Китай не подпишут этот документ на основании одной теории о глобальном потеплении. Вопрос глобального потепления стал сегодня важным фактором международного политического давления на те страны, которые занимаются производством углеводородов.

spravochnick.ru

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 этаэкологическая проблемасуществовала, 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, относятсяфторхлоруглероды — 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.

studfiles.net