El gas de efecto invernadero es un gas que es transparente para la invisibilidad y se absorbe mucho en el rango infrarrojo. La liberación de tales sustancias al medio ambiente se convierte en la causa del efecto invernadero.
¿De dónde proceden los gases de efecto invernadero?
Los gases de efecto invernadero están presentes en las atmósferas de todos los planetas del sistema solar. La alta concentración de estas sustancias se convierte en la causa del fenómeno del mismo nombre. Se trata del efecto invernadero. Para empezar, vale la pena mencionar su lado positivo. Es gracias a este fenómeno que se mantiene la temperatura óptima en la Tierra para el origen y mantenimiento de diversas formas de vida. Sin embargo, cuando se sobreestima la concentración de gases de efecto invernadero, se puede hablar de un grave problema ambiental.
Inicialmente, los procesos naturales fueron la causa de la aparición de gases de efecto invernadero. Entonces, el primero de ellos se formó como resultado del calentamiento de la Tierra por los rayos del sol. Por lo tanto, parte de la energía térmica no fue al espacio exterior, sino que fue reflejada por los gases. Como resultado, se creó un efecto de calentamiento, similar al que ocurre en los invernaderos.
En el momento en que se estaba formando el clima de la Tierra, los volcanes producían una proporción significativa de gases de efecto invernadero. En ese momento, el vapor de agua y el dióxido de carbono en grandes cantidades ingresaron a la atmósfera y se concentraron en ella. Entonces, el efecto invernadero fue tan fuerte que los océanos literalmente hirvieron. Y solo con el advenimiento de la biosfera verde (plantas) en el planeta se estabilizó la situación.
Hoy el problema del efecto invernadero es especialmente urgente. En gran parte se debe al desarrollo de la industria, así como a una actitud irresponsable hacia los recursos naturales. Curiosamente, la producción industrial no es la única causa de degradación ambiental. Incluso una industria aparentemente inofensiva como la agricultura también es un peligro. El más destructivo es la cría de animales (es decir, los productos de desecho del ganado), así como el uso de fertilizantes químicos. El cultivo de arroz también afecta negativamente a la atmósfera.
Vapor de agua
El vapor de agua es un gas de efecto invernadero de origen natural. A pesar de que parece inofensivo, representa el 60% del efecto invernadero que causa el calentamiento global. Teniendo en cuenta que la temperatura del aire aumenta constantemente, el valor de la concentración de vapor de agua en el aire aumenta cada vez más, por lo que hay motivos para hablar de circuito cerrado.
El llamado efecto anti-invernadero puede considerarse un lado positivo de la evaporación del agua. Este fenómeno consiste en la formación de una importante masa de nubes. Ellos, a su vez, protegen hasta cierto punto la atmósfera del sobrecalentamiento a través de la exposición a la luz solar. Se mantiene cierto equilibrio.
Dióxido de carbono
El dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero que es uno de los más abundantes en la atmósfera. Su fuente pueden ser las emisiones volcánicas, así como el proceso de vida de la biosfera (y especialmente los humanos). Por supuesto, las plantas absorben parte del dióxido de carbono. Sin embargo, debido al proceso de descomposición, liberan una cantidad similar de esta sustancia. Los científicos argumentan que el aumento posterior de la concentración de gas en la atmósfera puede tener consecuencias catastróficas y, por lo tanto, se están investigando constantemente formas de purificar el aire.
Metano
El metano es un gas de efecto invernadero que vive en la atmósfera durante unos 10 años. Dado que este período es relativamente corto, esta sustancia tiene el mayor potencial para eliminar los efectos del calentamiento global. A pesar de esto, el potencial de efecto invernadero del metano es más de 25 veces más peligroso que el del dióxido de carbono.
La fuente de gases de efecto invernadero (cuando se trata de metano) son los productos de desecho del ganado, el cultivo del arroz y el proceso de combustión. La mayor concentración de esta sustancia se observó en el primer milenio, cuando la agricultura y la ganadería eran las principales actividades. Para 1700, esta cifra se había reducido significativamente. Durante los últimos siglos, la concentración de metano ha comenzado a aumentar nuevamente, debido a la gran cantidad de combustible quemado, así como al desarrollo de depósitos de carbón. Por el momento, hay un nivel récord de metano en la atmósfera. No obstante, durante la última década, la tasa de crecimiento de este indicador se ha ralentizado levemente.
Ozono
Sin un gas como el ozono, la vida en la Tierra sería imposible, ya que actúa como una barrera contra la luz solar agresiva. Pero la función protectora la realiza solo gas estratosférico. Si hablamos de troposférico, entonces es tóxico. Si tenemos en cuenta este gas de efecto invernadero en términos de dióxido de carbono, entonces representa el 25% del efecto del calentamiento global.
La vida útil del ozono nocivo es de unos 22 días. Se elimina de la atmósfera al unirse al suelo y luego se descompone por la radiación ultravioleta. Se observa que el contenido de ozono puede variar significativamente geográficamente.
Óxido nitroso
Aproximadamente el 40% del óxido nitroso se libera a la atmósfera debido al uso de fertilizantes y al desarrollo de la industria química. La mayor parte de este gas se produce en regiones tropicales. Aquí se emite hasta el 70% de la sustancia.
¿Gas nuevo?
Los científicos canadienses anunciaron recientemente que habían descubierto un nuevo gas de efecto invernadero. Su nombre es perfluorotributilamina. Desde mediados del siglo XX, se ha utilizado en el campo de la ingeniería eléctrica. Esta sustancia no se encuentra en la naturaleza. Los científicos han descubierto que el PFTBA calienta la atmósfera 7.000 veces más que el dióxido de carbono. Sin embargo, por el momento la concentración de esta sustancia es insignificante y no representa una amenaza para el medio ambiente.
Por el momento, la tarea de los investigadores es controlar la cantidad de este gas en la atmósfera. Si hay un aumento en el indicador, esto puede conducir a un cambio significativo en las condiciones climáticas y el fondo de radiación. Por el momento, no hay razón para tomar ninguna medida para reorganizar el proceso de producción.
Un poco sobre el efecto invernadero.
Para apreciar completamente el poder destructivo del efecto invernadero, vale la pena prestar atención al planeta Venus. Debido al hecho de que su atmósfera está compuesta casi en su totalidad por dióxido de carbono, la temperatura del aire en la superficie alcanza los 500 grados. Dadas las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera de la Tierra, los científicos no excluyen un desarrollo similar de eventos en el futuro. por el momento, el planeta está en gran parte salvado por los océanos, que contribuyen a la purificación parcial del aire.
Los gases de efecto invernadero forman una especie de barrera que interfiere con la circulación de calor en la atmósfera. Esto es lo que provoca el efecto invernadero. Este fenómeno se acompaña de un aumento significativo de la temperatura media anual del aire, así como un aumento de los desastres naturales (especialmente en las zonas costeras). Esto está plagado de la extinción de muchas especies de animales y plantas. Por el momento, la situación es tan grave que ya no es posible resolver por completo el problema del efecto invernadero. Sin embargo, todavía es posible controlar este proceso y mitigar sus consecuencias.
Posibles consecuencias
Los gases de efecto invernadero en la atmósfera son la principal causa del cambio climático hacia el calentamiento. Las consecuencias pueden ser las siguientes:
- Aumento de la humedad climática debido al aumento de las precipitaciones. Sin embargo, esto solo es cierto para aquellas regiones que ya sufren constantemente lluvias y nevadas anormales. Y en las regiones áridas, la situación se agravará aún más y provocará una escasez de agua potable.
- Aumento del nivel del mar. Esto puede provocar inundaciones en parte de los territorios de los estados insulares y costeros.
- Extinción de hasta un 40% de especies vegetales y animales. Esta es una consecuencia directa del cambio y el crecimiento del hábitat.
- Reducción de la superficie de los glaciares, así como el deshielo de la nieve en los picos de las montañas. Es peligroso no solo en términos de extinción de flora y fauna, sino también en términos de avalanchas, aludes y deslizamientos de tierra.
- Disminución de la productividad agrícola en climas áridos. Donde las condiciones pueden considerarse moderadas, existe la posibilidad de mayores rendimientos, pero esto no salvará a la población del hambre.
- Falta de agua potable, que se asocia con el drenaje de fuentes subterráneas. Este fenómeno puede estar asociado no solo al sobrecalentamiento de la Tierra, sino también al derretimiento de los glaciares.
- Deterioro de la salud humana. Esto se debe no solo al deterioro de la calidad del aire y al aumento de la radiación, sino también a una disminución en la cantidad de alimentos.
Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero
No es ningún secreto que el estado de la ecología de la Tierra se deteriora cada año. El cálculo de gases de efecto invernadero lleva a conclusiones decepcionantes, por lo que se vuelve relevante tomar medidas para reducir la cantidad de emisiones. Esto se puede lograr de la siguiente manera:
- aumentar la eficiencia de la producción para reducir la cantidad de recursos energéticos utilizados;
- protección y aumento del número de plantas que actúan como sumideros de gases de efecto invernadero (racionalización de la silvicultura);
- fomentar y apoyar el desarrollo de formas de agricultura que no dañen el medio ambiente;
- desarrollo de incentivos financieros, así como reducción de impuestos para las empresas que operan de acuerdo con el concepto de responsabilidad ambiental;
- tomar medidas para reducir la emisión de gases de efecto invernadero de los vehículos;
- aumento de las sanciones por contaminación ambiental.
Cálculo de gases de efecto invernadero
Todas las entidades comerciales están obligadas a calcular periódicamente los daños causados al medio ambiente y presentar la documentación de notificación a las autoridades pertinentes. Así, la determinación cuantitativa de las emisiones de gases de efecto invernadero se realiza de la siguiente manera:
- identificación de la cantidad de combustible que se quema durante el año;
- multiplicar el indicador obtenido por el factor de emisión para cada tipo de gas;
- las emisiones de cada sustancia se convierten en equivalentes de dióxido de carbono.
Fuentes de emisiones asociadas con la quema de combustibles
El desarrollo del progreso científico y tecnológico, por supuesto, facilita la vida de los humanos, pero causa un daño irreparable al medio ambiente. Esto se debe en gran parte a la combustión de combustible. En este sentido, las fuentes de gases de efecto invernadero pueden ser las siguientes:
- Industria energetica. Esto incluye plantas de energía que suministran recursos a industrias y edificios residenciales.
- Industria y construcción. Esta categoría incluye empresas de todas las industrias. La contabilidad se lleva a cabo para el combustible utilizado en el proceso de producción, así como para las necesidades auxiliares.
- Transporte. Las sustancias nocivas son emitidas a la atmósfera no solo por los automóviles, sino también por los vehículos aéreos, los trenes, el transporte por agua y las tuberías. Solo se tiene en cuenta el combustible utilizado para el movimiento directo de mercancías o pasajeros. Los costos de energía para el transporte nacional no se incluyen aquí.
- Sector comunal. Este es el sector de servicios y servicios de vivienda y comunales. Lo que importa es la cantidad de combustible que se gastó para asegurar el consumo energético final.
El problema de los gases de efecto invernadero en Rusia
La masa de emisiones de gases de efecto invernadero en Rusia aumenta cada año. Si consideramos la estructura de la contaminación por sectores, el panorama será el siguiente:
- industria energética - 71%;
- extracción de combustible - 16%;
- producción industrial y construcción - 13%.
Así, el sector energético es una prioridad en los trabajos para reducir las emisiones de gases nocivos a la atmósfera. El indicador de uso de recursos por parte de los consumidores domésticos es más de 2 veces mayor que el indicador mundial y 3 veces mayor que el europeo. El potencial para reducir el consumo energético alcanza el 47%.
Conclusión
La contaminación por gases de efecto invernadero es un problema mundial y se considera al más alto nivel internacional. Sin embargo, afecta a todas las personas. Por lo tanto, debe haber un sentido de responsabilidad personal por el medio ambiente. El aporte mínimo de cada persona es la plantación de espacios verdes, el cumplimiento de las normas de seguridad contra incendios en los bosques, así como el uso de productos y bienes seguros en la vida cotidiana. Si hablamos de perspectivas de futuro, podemos hablar de la transición a vehículos eléctricos y calefacción segura de edificios residenciales. Las actividades de promoción y educación están llamadas a hacer una gran contribución a la preservación del medio ambiente.
Gases de invernadero
Los gases de efecto invernadero son gases que se cree que causan el efecto invernadero global.
Los principales gases de efecto invernadero, en orden de su impacto estimado en el equilibrio térmico de la Tierra, son el vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano, el ozono, los halocarbonos y el óxido de nitrógeno.
Vapor de agua
El vapor de agua es el principal gas natural de efecto invernadero responsable de más del 60% del efecto. El impacto antropogénico directo sobre esta fuente es insignificante. Al mismo tiempo, un aumento de la temperatura terrestre provocado por otros factores aumenta la evaporación y la concentración total de vapor de agua en la atmósfera a una humedad relativa prácticamente constante, lo que a su vez aumenta el efecto invernadero. Por lo tanto, hay algunos comentarios positivos.
Metano
Una gigantesca liberación de metano acumulado bajo el lecho marino hace 55 millones de años calentó la Tierra en 7 grados centígrados.
Lo mismo puede suceder ahora: esta suposición fue confirmada por investigadores de la NASA. Usando simulaciones por computadora del clima antiguo, intentaron comprender mejor el papel del metano en su cambio. La mayor parte de la investigación sobre el efecto invernadero se centra ahora en el papel del dióxido de carbono en este efecto, aunque el potencial del metano para retener el calor en la atmósfera supera en 20 veces al del dióxido de carbono.
Una variedad de aparatos de gas contribuyen al aumento del metano atmosférico.
En los últimos 200 años, el contenido de metano en la atmósfera se ha más que duplicado debido a la descomposición de restos orgánicos en pantanos y tierras bajas húmedas, así como a fugas de objetos artificiales: gasoductos, minas de carbón, como resultado del aumento riego y liberación de gases del ganado. Pero hay otra fuente de metano: los residuos orgánicos en descomposición en los sedimentos oceánicos, que se conservan congelados bajo el lecho marino.
Por lo general, las bajas temperaturas y las altas presiones mantienen estable el metano bajo el océano, pero no siempre fue así. Durante períodos de calentamiento global, como el máximo térmico del Paleoceno tardío, que tuvo lugar hace 55 millones de años y duró 100 mil años, el movimiento de las placas litosféricas, en particular, el subcontinente indio, provocó una caída de la presión sobre el lecho marino y podría causar una gran liberación de metano. Cuando la atmósfera y el océano comenzaron a calentarse, las emisiones de metano podrían aumentar. Algunos científicos creen que el calentamiento global actual podría conducir al desarrollo de eventos de acuerdo con el mismo escenario, si el océano se calienta significativamente.
Cuando se libera metano a la atmósfera, reacciona con moléculas de oxígeno e hidrógeno para producir dióxido de carbono y vapor de agua, cada uno de los cuales tiene el potencial de causar un efecto invernadero. Según pronósticos anteriores, todo el metano emitido se convertirá en dióxido de carbono y agua en unos 10 años. Si este es el caso, entonces el aumento en la concentración de dióxido de carbono se convertirá en la principal razón del calentamiento del planeta. Sin embargo, los intentos de confirmar el razonamiento con referencias al pasado no se vieron coronados por el éxito: no se encontraron rastros de un aumento en la concentración de dióxido de carbono hace 55 millones de años.
Los modelos utilizados en el nuevo estudio mostraron que con un fuerte aumento en el nivel de metano en la atmósfera, el contenido de oxígeno e hidrógeno que reacciona con el metano disminuye (hasta la terminación de la reacción), y el resto del metano permanece en el aire durante cientos de años, convirtiéndose en sí mismo en la causa del calentamiento global. Y estos cientos de años son suficientes para calentar la atmósfera, derretir el hielo de los océanos y cambiar todo el sistema climático.
Las principales fuentes antropogénicas de metano son la fermentación digestiva en el ganado, el cultivo de arroz, la combustión de biomasa (incluida la deforestación). Como han demostrado estudios recientes, en el primer milenio d.C. se produjo un rápido aumento de la concentración de metano en la atmósfera (presumiblemente como resultado de la expansión de la producción agrícola y la ganadería y la quema de bosques). Entre 1000 y 1700, las concentraciones de metano disminuyeron en un 40%, pero comenzaron a aumentar nuevamente en los últimos siglos (presumiblemente como resultado de un aumento de tierras arables y pastos y la quema de bosques, el uso de madera para calefacción, un aumento de la ganadería). , alcantarillado, cultivo de arroz) ... Alguna contribución al flujo de metano proviene de las fugas durante el desarrollo de depósitos de carbón y gas natural, así como la emisión de metano en la composición del biogás generado en los rellenos sanitarios.
Dióxido de carbono
Las fuentes de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre son las emisiones volcánicas, la actividad vital de los organismos y las actividades humanas. Las fuentes antropogénicas son la combustión de combustibles fósiles, la combustión de biomasa (incluida la deforestación), algunos procesos industriales (por ejemplo, la producción de cemento). Las plantas son los principales consumidores de dióxido de carbono. Normalmente, la biocenosis absorbe aproximadamente la misma cantidad de dióxido de carbono que produce (incluso debido a la descomposición de la biomasa).
Influencia del dióxido de carbono en la intensidad del efecto invernadero.
Es necesario estudiar mucho más sobre el ciclo del carbono y el papel de los océanos como un gran depósito de dióxido de carbono. Como se mencionó anteriormente, la humanidad agrega 7 mil millones de toneladas de carbono en forma de CO 2 a las 750 mil millones de toneladas disponibles cada año. Pero solo aproximadamente la mitad de nuestras emisiones, 3 mil millones de toneladas, permanecen en el aire. Esto puede explicarse por el hecho de que la mayor parte del CO 2 es utilizado por plantas terrestres y marinas, está enterrado en rocas sedimentarias marinas, absorbido por el agua de mar o absorbido de otra manera. De esta gran porción de CO2 (alrededor de 4 mil millones de toneladas), el océano absorbe alrededor de dos mil millones de toneladas de dióxido de carbono atmosférico cada año.
Todo esto aumenta el número de preguntas sin respuesta: ¿Cómo interactúa exactamente el agua de mar con el aire atmosférico, absorbiendo CO 2? ¿Cuánto más carbono pueden absorber los mares y cuánto el calentamiento global podría afectar su capacidad? ¿Cuál es la capacidad de los océanos para absorber y almacenar el calor atrapado por el cambio climático?
El papel de las nubes y las partículas suspendidas en las corrientes de aire, llamadas aerosoles, no es fácil de explicar al construir un modelo climático. Las nubes oscurecen la superficie de la tierra, lo que provoca un enfriamiento, pero dependiendo de su altura, densidad y otras condiciones, también pueden atrapar el calor reflejado desde la superficie de la tierra, aumentando la intensidad del efecto invernadero. También es interesante la acción de los aerosoles. Algunos de ellos alteran el vapor de agua, condensándolo en pequeñas gotas que forman nubes. Estas nubes son muy densas y dan sombra a la superficie de la Tierra durante semanas. Es decir, bloquean la luz solar hasta que caen con precipitación.
El efecto combinado puede ser enorme: la erupción del monte Pinatuba en Filipinas en 1991 arrojó una cantidad colosal de sulfatos a la estratosfera, provocando una caída mundial de la temperatura que duró dos años.
Por lo tanto, nuestra propia contaminación, causada principalmente por la quema de carbón y aceites que contienen azufre, puede mitigar temporalmente los efectos del calentamiento global. Los expertos estiman que los aerosoles redujeron el calentamiento en un 20% durante el siglo XX. En general, las temperaturas han ido en aumento desde la década de 1940, pero han bajado desde 1970. El efecto aerosol puede ayudar a explicar el enfriamiento anormal a mediados del siglo pasado.
En 2006, las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera ascendieron a 24 mil millones de toneladas. Un grupo muy activo de investigadores se opone a la opinión de que una de las causas del calentamiento global es la actividad humana. En su opinión, lo principal está en los procesos naturales del cambio climático y el aumento de la actividad solar. Pero, según Klaus Hasselmann, director del Centro Climatológico Alemán en Hamburgo, solo el 5% puede atribuirse a causas naturales, y el 95% restante es un factor creado por el hombre causado por actividades humanas.
Algunos científicos tampoco asocian un aumento del volumen de CO2 con un aumento de la temperatura. Si el aumento de la temperatura se atribuye al aumento de las emisiones de CO2, los escépticos dicen que las temperaturas deberían haber aumentado durante el auge económico de la posguerra, cuando se quemaron enormes cantidades de combustibles fósiles. Sin embargo, Jerry Malman, director del Laboratorio Geofísico de Dinámica de Fluidos, calculó que el mayor uso de carbón y aceites aumentó rápidamente el contenido de azufre en la atmósfera, provocando una ola de frío. Después de 1970, el efecto térmico del ciclo de vida prolongado del CO 2 y el metano suprimió los aerosoles de rápida descomposición, lo que provocó un aumento de la temperatura. Así, se puede concluir que la influencia del dióxido de carbono en la intensidad del efecto invernadero es enorme e innegable.
Sin embargo, el creciente efecto invernadero puede no ser catastrófico. De hecho, las altas temperaturas pueden ser bienvenidas donde son raras. Desde 1900, el mayor calentamiento se ha observado en las latitudes del norte de 40 a 70 0, incluidas Rusia, Europa y la parte norte de los Estados Unidos, donde comenzaron las emisiones industriales de gases de efecto invernadero. Gran parte del calentamiento se produce durante la noche, principalmente debido al aumento de la cobertura de nubes, que atrapó el calor saliente. Como resultado, la temporada de siembra ha aumentado en una semana.
Además, el efecto invernadero puede ser una buena noticia para algunos agricultores. Una alta concentración de CO 2 puede tener un efecto positivo en las plantas, ya que las plantas utilizan dióxido de carbono en el proceso de fotosíntesis, convirtiéndolo en tejido vivo. En consecuencia, más plantas significa más absorción de CO 2 de la atmósfera, lo que ralentiza el calentamiento global.
Este fenómeno ha sido estudiado por expertos estadounidenses. Decidieron crear un modelo de un mundo con un contenido dual de CO 2 en el aire. Para hacer esto, utilizaron un bosque de pinos de catorce años en el norte de California. El gas se bombeaba a través de tuberías instaladas entre los árboles. La fotosíntesis aumentó en un 50-60%. Pero el efecto pronto se revirtió. Los árboles asfixiados no podían soportar tanto dióxido de carbono. Se ha perdido la ventaja en el proceso de fotosíntesis. Este es otro ejemplo de cómo la manipulación humana conduce a resultados inesperados.
Pero estos pequeños aspectos positivos del efecto invernadero no se comparan con los negativos. Tomemos, por ejemplo, la experiencia con el bosque de pinos, donde se duplicó el volumen de CO 2, y para fines de este siglo, se predice que la concentración de CO 2 se cuadriplicará. Uno puede imaginar cuán catastróficas pueden ser las consecuencias para las plantas. Y esto, a su vez, aumentará el volumen de CO 2, ya que cuantas menos plantas, mayor será la concentración de CO 2.
Consecuencias del efecto invernadero
gases de efecto invernadero clima
A medida que aumenta la temperatura, aumentará la evaporación del agua de océanos, lagos, ríos, etc. Dado que el aire caliente puede contener un mayor volumen de vapor de agua, esto crea un poderoso efecto de retroalimentación: cuanto más cálido se vuelve, mayor es el contenido de vapor de agua en el aire y esto, a su vez, aumenta el efecto invernadero.
Las actividades humanas tienen poco efecto sobre la cantidad de vapor de agua en la atmósfera. Pero estamos emitiendo otros gases de efecto invernadero, lo que hace que el efecto invernadero sea cada vez más intenso. Los científicos creen que el aumento de las emisiones de CO2, principalmente por la quema de combustibles fósiles, explica al menos alrededor del 60% del calentamiento de la Tierra desde 1850. La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera aumenta aproximadamente un 0,3% por año y ahora es aproximadamente un 30% más alta que antes de la revolución industrial. Si esto se expresa en términos absolutos, entonces cada año la humanidad agrega alrededor de 7 mil millones de toneladas. A pesar de que esta es una pequeña parte en relación con la cantidad total de dióxido de carbono en la atmósfera - 750 mil millones de toneladas, e incluso menos en comparación con la cantidad de СО 2 contenida en el Océano Mundial - alrededor de 35 billones de toneladas, sigue siendo muy significativo. La razón: los procesos naturales están en equilibrio, tal volumen de CO 2 ingresa a la atmósfera, que se extrae de allí. Y la actividad humana solo agrega CO 2.
Vapor de agua
El análisis de las burbujas de aire en el hielo sugiere que hay más metano en la atmósfera de la Tierra ahora que en cualquier otro momento de los últimos 400.000 años. Desde 1750, la concentración global promedio de metano en la atmósfera ha aumentado en un 150 por ciento de aproximadamente 700 a 1745 partes por mil millones en volumen (ppbv) en 1998. Durante la última década, mientras que las concentraciones de metano han seguido aumentando, la tasa de crecimiento se ha desacelerado. A fines de la década de 1970, la tasa de crecimiento era de alrededor de 20 ppbv por año. En la década de 1980, el crecimiento se desaceleró a 9-13 ppbv por año. Entre 1990 y 1998, hubo un aumento de entre 0 y 13 ppbv por año. Estudios recientes (Dlugokencky et al.) Muestran una concentración constante de 1751 ppbv entre 1999 y 2002.
El metano se elimina de la atmósfera mediante varios procesos. El equilibrio entre las emisiones de metano y los procesos de eliminación de metano determina en última instancia las concentraciones atmosféricas y el tiempo de residencia del metano en la atmósfera. El dominante es la oxidación mediante una reacción química con radicales hidroxilo (OH). El metano reacciona con el OH en la troposfera para producir CH 3 y agua. La oxidación estratosférica también juega un papel (menor) en la eliminación del metano de la atmósfera. Estas dos reacciones con OH representan aproximadamente el 90% de la eliminación de metano de la atmósfera. Además de la reacción con OH, se conocen dos procesos más: la absorción microbiológica de metano en suelos y la reacción de metano con átomos de cloro (Cl) en la superficie del mar. La contribución de estos procesos es del 7% y menos del 2%, respectivamente.
Ozono
El ozono es un gas de efecto invernadero. Al mismo tiempo, el ozono es esencial para la vida, ya que protege a la Tierra de la fuerte radiación ultravioleta del sol.
Sin embargo, los científicos distinguen entre ozono estratosférico y troposférico. La primera (la llamada capa de ozono) es una protección básica y permanente contra las radiaciones nocivas. El segundo se considera nocivo, ya que puede ser transportado a la superficie de la Tierra, donde daña a los seres vivos y, además, es inestable y no puede ser una protección confiable. Además, el aumento en el contenido de ozono troposférico ha contribuido al crecimiento del efecto invernadero de la atmósfera, que (según las estimaciones científicas más extendidas) es aproximadamente el 25% de la contribución de СО 2
La mayor parte del ozono troposférico se forma cuando los óxidos de nitrógeno (NOx), el monóxido de carbono (CO) y los compuestos orgánicos volátiles reaccionan químicamente en presencia de la luz solar. El transporte, las emisiones industriales y algunos disolventes químicos son las principales fuentes de estas sustancias en la atmósfera. El metano, cuya concentración atmosférica ha aumentado significativamente durante el siglo pasado, también contribuye a la formación de ozono. La vida útil del ozono troposférico es de aproximadamente 22 días y los principales mecanismos para su eliminación son la unión al suelo, la descomposición por rayos ultravioleta y las reacciones con los radicales OH y HO 2.
Las concentraciones de ozono troposférico son muy variables y desiguales en la distribución geográfica. Existe un sistema para monitorear los niveles de ozono troposférico en los Estados Unidos y Europa, basado en satélites y observaciones terrestres. Debido a que el ozono requiere luz solar para formarse, generalmente se observan niveles altos de ozono durante los períodos de clima cálido y soleado. La concentración media actual de ozono troposférico en Europa es tres veces mayor que en la era preindustrial.
Un aumento de la concentración de ozono cerca de la superficie tiene un fuerte efecto negativo sobre la vegetación, dañando las hojas e inhibiendo su potencial fotosintético. Como resultado del proceso histórico de aumento de la concentración de ozono a nivel del suelo, la capacidad de la superficie terrestre para absorber CO2 probablemente se redujo y, por lo tanto, la tasa de crecimiento de CO2 aumentó en el siglo XX. Los científicos (Sitch et al. 2007) creen que este impacto climático indirecto casi ha duplicado la contribución del ozono a nivel del suelo al cambio climático. La reducción de la contaminación por ozono de la troposfera inferior podría compensar entre 1 y 2 décadas de emisiones de CO 2, con costos económicos relativamente pequeños (Wallack y Ramanathan, 2009).
Óxido nítrico
La actividad de efecto invernadero del óxido nitroso es 298 veces mayor que la del dióxido de carbono.
Freones
La actividad de efecto invernadero de los freones es 1300-8500 veces mayor que la del dióxido de carbono. Las unidades de refrigeración y los aerosoles son las principales fuentes de freón.
ver también
- Protocolo de Kyoto (CO 2, CH 4, HFC, PFC, N 2 O, SF 6)
Notas (editar)
Enlaces
- Point Carbon es una empresa analítica especializada en proporcionar estimaciones, proyecciones e información independientes sobre el comercio de emisiones de gases de efecto invernadero.
- Sistema automático de control de la calidad del aire "GIS - atmosfera"
| Clima, Climatología | |
|---|---|
| Cambio de clima | Paleoclimatología El Niño Ciclo geoquímico del carbono Glaciación proterozoica, Edad de hielo, Edad de hielo Pequeña Máximo térmico (Máximo térmico del Paleoceno tardío, Último máximo glacial) Glaciares Renovación de calor |
| Calentamiento global | Deforestación Contrarrestar el cambio climático Modelo climático global Enfriamiento global Apagón global Agujero de ozono Efecto invernadero Dióxido de carbono Gases de efecto invernadero Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (Protocolo de Kioto) Cúspide del petróleo Energía renovable Tendencia de la temperatura Aumento del nivel del mar Consenus de Copenhague |
Fundación Wikimedia. 2010.
El efecto invernadero en la atmósfera de nuestro planeta se debe al hecho de que el flujo de energía en el rango infrarrojo del espectro, que se eleva desde la superficie de la Tierra, es absorbido por las moléculas de gases en la atmósfera y se irradia de regreso en diferentes direcciones, como resultado, la mitad de la energía absorbida por las moléculas de gases de efecto invernadero regresa a la superficie de la Tierra, provocando su calentamiento. Cabe señalar que el efecto invernadero es un fenómeno atmosférico natural (Fig. 5). Si no hubiera ningún efecto invernadero en la Tierra, entonces la temperatura promedio en nuestro planeta sería de aproximadamente -21 ° С, por lo que, gracias a los gases de efecto invernadero, es de + 14 ° С. Por lo tanto, de manera puramente teórica, las actividades humanas asociadas con la liberación de gases de efecto invernadero a la atmósfera de la Tierra deberían conducir a un mayor calentamiento del planeta. Los principales gases de efecto invernadero, en orden de su impacto estimado en el balance de calor de la Tierra, son vapor de agua (36-70%), dióxido de carbono (9-26%), metano (4-9%), halocarbonos y óxido de nitrógeno.
Arroz.
Las centrales eléctricas de carbón, las chimeneas de las fábricas, los escapes de los automóviles y otras fuentes de contaminación provocadas por el hombre emiten colectivamente alrededor de 22 mil millones de toneladas de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero a la atmósfera por año. La ganadería, el uso de fertilizantes, la combustión de carbón y otras fuentes proporcionan alrededor de 250 millones de toneladas de metano al año. Aproximadamente la mitad de todos los gases de efecto invernadero emitidos por la humanidad permanecen en la atmósfera. Aproximadamente las tres cuartas partes de todas las emisiones antropógenas de gases de efecto invernadero durante los últimos 20 años son causadas por el uso de petróleo, gas natural y carbón (Fig. 6). Gran parte del resto se debe a cambios en el paisaje, principalmente a la deforestación.
Arroz.
Vapor de agua es el gas de efecto invernadero más importante en la actualidad. Sin embargo, el vapor de agua también está involucrado en muchos otros procesos, lo que hace que su papel no sea inequívoco en diferentes condiciones.
En primer lugar, durante la evaporación de la superficie de la Tierra y una mayor condensación en la atmósfera, hasta el 40% de todo el calor que ingresa a la atmósfera se transfiere a la atmósfera inferior (troposfera) debido a la convección. Por tanto, el vapor de agua durante la evaporación reduce algo la temperatura de la superficie. Pero el calor liberado como resultado de la condensación en la atmósfera va a calentarla y luego a calentar la superficie de la Tierra misma.
Pero después de la condensación del vapor de agua, se forman gotas de agua o cristales de hielo, que participan activamente en los procesos de dispersión de la luz solar, reflejando parte de la energía solar de regreso al espacio. Las nubes, que son solo grupos de estas gotas y cristales, aumentan la proporción de energía solar (albedo) reflejada por la propia atmósfera de regreso al espacio (y luego la precipitación de las nubes puede caer en forma de nieve, aumentando el albedo de la superficie).
Sin embargo, el vapor de agua, incluso condensado en gotas y cristales, todavía tiene poderosas bandas de absorción en la región infrarroja del espectro, lo que significa que el papel de las mismas nubes está lejos de ser inequívoco. Esta dualidad es especialmente notable en los siguientes casos extremos: cuando el cielo está cubierto de nubes en un clima soleado de verano, la temperatura en la superficie disminuye y si sucede lo mismo en una noche de invierno, por el contrario, aumenta. El resultado final también está influenciado por la posición de las nubes: en altitudes bajas, las nubes poderosas reflejan mucha energía solar, y el equilibrio puede estar en este caso a favor del efecto anti-invernadero, pero en altitudes elevadas, cirros enrarecidos. las nubes dejan pasar mucha energía solar, pero incluso las nubes enrarecidas son obstáculos casi insuperables para la radiación infrarroja y, aquí podemos hablar del predominio del efecto invernadero.
Otra característica del vapor de agua: una atmósfera húmeda contribuye en cierta medida a la unión de otro gas de efecto invernadero, el dióxido de carbono, y su transferencia por la lluvia a la superficie de la Tierra, donde puede consumirse como resultado de otros procesos en la formación de carbonatos. y minerales combustibles.
La actividad humana tiene un efecto directo muy débil sobre el contenido de vapor de agua en la atmósfera, solo debido a un aumento en el área de tierras irrigadas, cambios en el área de pantanos y el trabajo de ingeniería energética, que es insignificante en el contexto de la evaporación de toda la superficie del agua de la Tierra y la actividad volcánica. Debido a esto, a menudo se le presta poca atención al considerar el problema del efecto invernadero.
Sin embargo, el efecto indirecto sobre el contenido de vapor de agua puede ser muy grande, debido a las relaciones inversas entre el contenido de vapor de agua en la atmósfera y el calentamiento provocado por otros gases de efecto invernadero, que ahora consideraremos.
Se sabe que a medida que aumenta la temperatura, también aumenta la evaporación del vapor de agua, y por cada 10 ° C el posible contenido de vapor de agua en el aire casi se duplica. Por ejemplo, a 0 ° С, la presión de vapor saturada es de aproximadamente 6 mb, a + 10 ° С - 12 mb y a + 20 ° С - 23 mb.
Se puede ver que el contenido de vapor de agua depende en gran medida de la temperatura, y cuando disminuye por alguna razón, en primer lugar, el efecto invernadero del propio vapor de agua disminuye (debido a la disminución del contenido) y, en segundo lugar, se produce la condensación del vapor de agua. , que, por supuesto, la disminución de temperatura se ralentiza mucho debido a la liberación de calor de condensación, pero después de la condensación, aumenta el reflejo de la energía solar, tanto de la atmósfera misma (dispersión por gotitas y cristales de hielo) como de la superficie ( caída de nieve), lo que reduce aún más la temperatura.
A medida que aumenta la temperatura, aumenta el contenido de vapor de agua en la atmósfera, aumenta su efecto invernadero, lo que intensifica el aumento de temperatura inicial. En principio, la nubosidad también crece (entra más vapor de agua en regiones relativamente frías), pero extremadamente débil, según I. Mokhov, alrededor del 0,4% por grado de calentamiento, lo que no puede afectar en gran medida el crecimiento de la reflexión de la energía solar.
Dióxido de carbono- el segundo mayor contribuyente al efecto invernadero en la actualidad, no se congela cuando baja la temperatura y continúa creando un efecto invernadero incluso a las temperaturas más bajas posibles en condiciones terrestres. Probablemente, fue precisamente debido a la acumulación gradual de dióxido de carbono en la atmósfera debido a la actividad volcánica que la Tierra pudo salir del estado de las glaciaciones más poderosas (cuando incluso el ecuador estaba cubierto por una gruesa capa de hielo). , en el que cayó al principio y al final del Proterozoico.
El dióxido de carbono está involucrado en un poderoso ciclo del carbono en el sistema litosfera-hidrosfera-atmósfera, y el cambio en el clima de la Tierra está asociado principalmente con un cambio en el equilibrio de su entrada a la atmósfera y su eliminación.
Debido a la solubilidad relativamente alta del dióxido de carbono en el agua, el contenido de dióxido de carbono en la hidrosfera (principalmente en los océanos) es ahora de 4x104 Gt (gigatoneladas) de carbono (de ahora en adelante, los datos sobre CO2 se dan en términos de carbono), incluido el capas profundas (Putvinsky, 1998). La atmósfera contiene actualmente alrededor de 7.5x102 Gt de carbono (Alekseev et al. 1999). El contenido de CO2 en la atmósfera no siempre fue bajo, por lo que en el Arcaico (hace unos 3.500 millones de años) la atmósfera consistía en casi un 85-90% de dióxido de carbono, a una presión y temperatura significativamente más altas (Sorokhtin y Ushakov, 1997). Sin embargo, la afluencia de masas significativas de agua a la superficie de la Tierra como resultado de la desgasificación del interior, así como la aparición de vida, aseguró la unión de casi toda la atmósfera y una parte significativa del dióxido de carbono disuelto en agua en forma de carbonatos (alrededor de 5,5 x 107 Gt de carbono se almacenan en la litosfera (informe del IPCC, 2000)) ... Además, los organismos vivos comenzaron a convertir el dióxido de carbono en diversas formas de minerales combustibles. Además, la unión de una parte del dióxido de carbono también se produjo debido a la acumulación de biomasa, cuyas reservas totales de carbono son comparables a las de la atmósfera, y teniendo en cuenta el suelo, superan varias veces.
Sin embargo, nos interesan principalmente los flujos que aseguran el flujo de dióxido de carbono a la atmósfera y lo eliminan. La litosfera ahora proporciona un flujo muy pequeño de dióxido de carbono que ingresa a la atmósfera principalmente debido a la actividad volcánica: alrededor de 0,1 Gt de carbono por año (Putvinsky, 1998). Se observan flujos significativamente grandes en los sistemas océano (junto con los organismos que viven allí) - atmósfera y biota terrestre - atmósfera. Aproximadamente 92 Gt de carbono se suministran al océano anualmente desde la atmósfera y 90 Gt se devuelven a la atmósfera (Putvinsky, 1998). Así, el océano extrae anualmente alrededor de 2 Gt de carbono de la atmósfera. Al mismo tiempo, en los procesos de respiración y descomposición de los seres vivos terrestres muertos, alrededor de 100 Gt de carbono por año ingresan a la atmósfera. En los procesos de fotosíntesis, la vegetación terrestre también elimina alrededor de 100 Gt de carbono de la atmósfera (Putvinsky, 1998). Como podemos ver, el mecanismo de entrada y salida de carbono de la atmósfera está bastante equilibrado, proporcionando flujos aproximadamente iguales. La actividad humana moderna incluye en este mecanismo un flujo adicional cada vez mayor de carbono a la atmósfera debido a la combustión de combustibles fósiles (petróleo, gas, carbón, etc.), según los datos, por ejemplo, para el período 1989-99, un promedio de alrededor de 6,3 Gt al año. El flujo de carbono a la atmósfera también aumenta debido a la deforestación y la combustión parcial de los bosques, hasta 1,7 Gt por año (informe del IPCC, 2000), mientras que el aumento de la biomasa que contribuye a la absorción de CO2 es de solo 0,2 Gt por año. de casi 2 Gt al año. Incluso teniendo en cuenta la posibilidad de que el océano absorba alrededor de 2 Gt de carbono adicional, todavía existe un flujo adicional bastante significativo (actualmente alrededor de 6 Gt por año), lo que aumenta el contenido de dióxido de carbono en la atmósfera. Además, la absorción de dióxido de carbono por el okan puede disminuir en un futuro próximo, e incluso es posible el proceso inverso: la liberación de dióxido de carbono de los océanos. Esto se debe a una disminución en la solubilidad del dióxido de carbono con el aumento de la temperatura del agua; por ejemplo, cuando la temperatura del agua aumenta de solo 5 a 10 ° C, el coeficiente de solubilidad del dióxido de carbono disminuye de aproximadamente 1,4 a 1,2.
Entonces, el flujo de dióxido de carbono a la atmósfera causado por la actividad económica no es grande en comparación con algunos flujos naturales, sin embargo, su descompensación conduce a una acumulación gradual de CO2 en la atmósfera, lo que destruye el equilibrio de entrada y remoción de CO2, formado sobre miles de millones de años de evolución de la Tierra y la vida en ella.
Numerosos hechos del pasado geológico e histórico indican la relación entre el cambio climático y las fluctuaciones de los gases de efecto invernadero. En el período de hace 4 a 3,5 mil millones de años, el brillo del Sol era aproximadamente un 30% menor de lo que es ahora. Sin embargo, incluso bajo los rayos del joven y "pálido" Sol, la vida se desarrolló en la Tierra y se formaron rocas sedimentarias: al menos en una parte de la superficie terrestre, la temperatura estaba por encima del punto de congelación del agua. Algunos científicos sugieren que en ese momento en la atmósfera terrestre contenía un eje 1000 veces mayor dióxido de carbono que ahora, y esto compensó la falta de energía solar, ya que más calor emitido por la Tierra permaneció en la atmósfera. El creciente efecto invernadero podría convertirse en una de las razones del clima extremadamente cálido más tarde, en la era Mesozoica (la era de los dinosaurios). Según el análisis de restos fósiles en la Tierra, en ese momento era de 10 a 15 avispas más caliente que ahora. Cabe señalar que entonces, hace 100 millones de años y antes, los continentes ocupaban una posición diferente a la de nuestro tiempo, y la circulación oceánica también era diferente, por lo que la transferencia de calor de los trópicos a las regiones polares podría ser mayor. Sin embargo, los cálculos realizados por Eric J. Barron, ahora en la Universidad de Pensilvania, y otros investigadores muestran que no más de la mitad del calentamiento mesozoico podría estar asociado con la geografía paleocontinental. El resto del calentamiento se explica fácilmente por el aumento del contenido de dióxido de carbono. Esta suposición fue presentada por primera vez por los científicos soviéticos A. B. Ronov del Instituto Hidrológico Estatal y M. I. Budyko del Observatorio Geofísico Principal. Los cálculos que respaldan esta propuesta fueron realizados por Eric Barron, Starley L. Thompson del Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR). A partir de un modelo geoquímico desarrollado por Robert A. Berner y Antonio C. Lasaga de la Universidad de Yale y el difunto Robert. Los campos en Texas se convirtieron en un desierto después de que una sequía duró algún tiempo aquí en 1983. Este patrón, como muestran los cálculos utilizando modelos de computadora, se puede observar en muchos lugares si, como resultado del calentamiento global, la humedad del suelo en las regiones centrales de los continentes decrecen, donde se concentra la producción de cereales.
M. Garrels de la Universidad del Sur de Florida, se deduce que el dióxido de carbono podría liberarse durante una actividad volcánica extremadamente fuerte en las dorsales oceánicas, donde el magma ascendente forma un nuevo fondo oceánico. La evidencia directa de un vínculo entre los gases de efecto invernadero atmosféricos y el clima durante los glaciares se puede "extraer" de las burbujas de aire incrustadas en el hielo antártico que se formó en la antigüedad como resultado de la compactación de la nieve que cae. Un equipo de investigadores, dirigido por Claude Laurue del Laboratorio de Glaciología y Geofísica de Grenoble, estudió una columna de hielo de 2000 m de largo (correspondiente a un período de 160 mil años) obtenida por investigadores soviéticos en la estación Vostok en la Antártida. El análisis de laboratorio de los gases contenidos en esta columna de hielo mostró que en la atmósfera antigua las concentraciones de dióxido de carbono y metano cambiaban en concierto y, lo que es más importante, "en el tiempo" con los cambios en la temperatura local promedio (se determinó por la relación de las concentraciones de isótopos de hidrógeno en moléculas de agua). Durante el último período interglacial, que duró ya 10 mil años, y en el período interglacial que lo precede (hace 130 mil años), también de 10 mil años, la temperatura promedio en esta zona fue 10 ° C más alta que durante las glaciaciones. (En total, la Tierra durante los períodos indicados fue 5 fue más cálida). Durante los mismos períodos, la atmósfera contenía un 25% más de dióxido de carbono y 100070 más metano que durante las glaciaciones. No está claro si el cambio en las emisiones de gases de efecto invernadero fue causado por el cambio climático o viceversa. Lo más probable es que la causa de las glaciaciones fueran cambios en la órbita de la Tierra y la dinámica especial del avance y retroceso de los glaciares; sin embargo, estas fluctuaciones climáticas pueden haber sido amplificadas por cambios en la biota y fluctuaciones en la circulación oceánica que afectan los gases de efecto invernadero atmosféricos. Se dispone de datos aún más detallados sobre las fluctuaciones de los gases de efecto invernadero y el cambio climático durante los últimos 100 años, durante los cuales ha habido un aumento adicional del 25% en el dióxido de carbono y el 100% en el metano. Los "registros" de la temperatura promedio del globo durante los últimos 100 años han sido estudiados por dos equipos de investigación dirigidos por James E. Hansen del Instituto de Investigación Espacial Goddard de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, y T.M.L. England.
La retención de calor por la atmósfera es el componente principal del balance energético de la Tierra (Fig. 8). Aproximadamente el 30% de la energía proveniente del Sol se refleja (izquierda) ya sea en las nubes, las partículas o la superficie de la Tierra; el 70% restante se absorbe. La energía absorbida es reemitida en el rango infrarrojo por la superficie del planeta.
Arroz.
Estos científicos utilizaron mediciones de estaciones meteorológicas esparcidas por continentes (el equipo de Clima también incluyó mediciones marinas en el análisis). Al mismo tiempo, dos grupos adoptaron métodos diferentes para analizar las observaciones y contabilizar las "distorsiones" asociadas, por ejemplo, con el hecho de que algunas estaciones meteorológicas "se trasladaron" a otra ubicación en cien años, y algunas ubicadas en ciudades dieron datos que Fueron "contaminados" La influencia del calor generado por las plantas industriales o acumulado diariamente por los edificios y aceras. Este último efecto, que lleva a la aparición de "islas de calor", es muy notorio en los países desarrollados, por ejemplo, en Estados Unidos. Sin embargo, incluso si la corrección estadounidense estimada (obtenida por Thomas R. Karl del Centro Nacional de Datos Climáticos en Asheville, Carolina del Norte, y por PD Jones de la Universidad de East Anglia) se extendiera a todos los datos de todo el mundo, ambas entradas serán Contiene "<реальное» потепление величиной 0,5 О С, относящееся к последним 100 годам. В согласии с общей тенденцией 1980-е годы остаются самым теплым десятилетием, а 1988, 1987 и 1981 гг. - наиболее теплыми годами (в порядке перечисления). Можно ли считать это «сигналом» парникового потепления? Казалось бы, можно, однако в действительности факты не столь однозначны. Возьмем для примера такое обстоятельство: вместо неуклонного потепления, какое можно ожидать от парникового эффекта, быстрое повышение температуры, происходившее до конца второй мировой войны, сменилось небольшим похолоданием, продлившимся до середины 1970-х годов, за которым последовал второй период быстрого потепления, продолжающийся по сей день. Какой характер примет изменение температуры в ближайшее время? Чтобы дать такой прогноз, необходимо ответить на три вопроса. Какое количество диоксида углерода и других парниковых газов будет выброшено в атмосферу? Насколько при этом возрастет концентрация этих газов в атмосфере? Какой климатический эффект вызовет это повышение концентрации, если будут действовать естественные и антропогенные факторы, которые могут ослаблять или усиливать климатические изменения? Прогноз выбросов - нелегкая задача для исследователей, занимающихся анализом человеческой деятельности. Какое количество диоксида углерода попадет в атмосферу, зависит главным образом от того, сколько ископаемого топлива будет сожжено и сколько лесов вырублено (последний фактор ответствен за половину прироста парниковых газов с 1800 г. и за 20070прироста в наше время). И тот и другой фактор зависят в свою очередь от множества причин. Так, на потреблении ископаемого топлива сказываются рост населения, переход к альтернативным источникам энергии и меры по экономии энергии, а также состояние мировой экономики. Прогнозы в основном сводятся к тому, что потребление ископаемого топлива на земном шаре в целом будет увеличиваться примерно с той же скоростью, что и сегодня намного медленнее, чем до энергетического кризиса 1970-х годов. В результате эмиссия (поступление в атмосферу) диоксида углерода в ближайшие несколько десятилетий, будет увеличиваться на 0,5-2070 в год. Другие парниковые газы, такие как ХФУ, оксиды азота и тропосферный озон, могут вносить в потепление климата почти столь же большой вклад, что и диоксид углерода, хотя в атмосферу их попадает значительно меньше: объясняется это тем, что они более эффективно поглощают солнечную радиацию. Предсказать, какова будет эмиссия этих газов - задача еще более трудная. Так, например, не вполне ясно происхождение некоторых газов, в частности метана; величина выбросов других газов, таких как ХФУ или озон, будет зависеть от того, какие изменения в технологии и политике произойдут в ближайшем будущем.
Intercambio de carbono entre la atmósfera y varios "reservorios" de la Tierra (Fig. 9). Cada número indica en miles de millones de toneladas de entrada o salida de carbono (en forma de dióxido) por año, o su stock en un depósito. En estos ciclos naturales, uno de los cuales se "cierra" en la tierra y el otro en el océano, se elimina de la atmósfera tanto dióxido de carbono como entra, pero las actividades humanas (deforestación y quema de combustibles fósiles) llevan al hecho de que la El contenido de carbono en la atmósfera aumenta anualmente en 3 mil millones de toneladas. Datos de la Universidad de Estocolmo Bert Bohlin
Figura 9
Supongamos que tenemos una predicción razonable de cómo cambiarán las emisiones de dióxido de carbono. ¿Qué cambios en este caso ocurrirán con la concentración de este gas en la atmósfera? El dióxido de carbono atmosférico es "consumido" por las plantas, así como por el océano, donde se consume en procesos químicos y biológicos. A medida que cambia la concentración de dióxido de carbono atmosférico, es probable que cambie la tasa de "consumo" de este gas. En otras palabras, los procesos que provocan cambios en el contenido de dióxido de carbono atmosférico deben incluir retroalimentación. El dióxido de carbono es una "materia prima" para la fotosíntesis en las plantas, por lo que es probable que su consumo por las plantas aumente con su acumulación en la atmósfera, lo que ralentizará esta acumulación. Asimismo, dado que el contenido de dióxido de carbono en las aguas superficiales del océano está en equilibrio aproximado con el de la atmósfera, un aumento en la absorción de dióxido de carbono en el agua del océano ralentizará su acumulación en la atmósfera. Sin embargo, puede suceder que la acumulación de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero en la atmósfera desencadene mecanismos de retroalimentación positiva que amplifiquen el efecto climático. Por ejemplo, el cambio climático rápido puede provocar la desaparición de algunos bosques y otros ecosistemas, lo que debilitará la capacidad de la biosfera para absorber dióxido de carbono. Además, el calentamiento puede conducir a una rápida liberación de carbono de la materia orgánica muerta en el suelo. Este carbono, que es el doble de la cantidad en la atmósfera, se convierte constantemente en dióxido de carbono y metano por las bacterias del suelo. El calentamiento puede hacer que "funcionen" más rápido, lo que da como resultado una liberación más rápida de dióxido de carbono (de suelos secos) y metano (de arrozales, vertederos y humedales). Una gran cantidad de "metano también se almacena en los sedimentos de la plataforma continental y debajo de la capa de permafrost en el Ártico en forma de clatratos, redes moleculares que consisten en metano y moléculas de agua. El calentamiento de las aguas de la plataforma y el derretimiento del permafrost pueden conducir a la liberación de metano. A pesar de estas incertidumbres, muchos investigadores creen que la absorción de dióxido de carbono por las plantas y el océano ralentizará la acumulación de este gas en la atmósfera, al menos durante los próximos 50-100 años. Estimaciones típicas basadas en las tasas de emisión actuales demuestre que de todo el dióxido de carbono que entra a la atmósfera, aproximadamente la mitad permanecerá allí. Esto implica que se duplicará la concentración de dióxido de carbono en comparación con 1900 (hasta el nivel de 600 millones aproximadamente entre 2030 y 2080). Sin embargo, es muy probable que otros gases de efecto invernadero se acumulen más rápidamente en la atmósfera.
Se considera que la principal razón de la influencia sobre el clima es el aumento de la proporción de gases de efecto invernadero en la atmósfera, lo que lleva a un aumento de la temperatura, seguido por el derretimiento de los glaciares y un aumento en los niveles de los océanos, lo que provocará un cambio radical. en el clima global. Durante 130 años, de 1860 a 1990, la temperatura global promedio de la atmósfera aumentó en 1 ° С y esta tendencia continúa hasta el presente.
Por primera vez, la idea del efecto invernadero fue expresada por JB Fourier en 1827. Según él, la atmósfera es como una capa de vidrio transparente, que permite que la luz solar penetre en la superficie de la tierra, pero atrapa la radiación latente de la tierra.
La esencia efecto invernadero es el siguiente: los gases de efecto invernadero actúan como vidrio, con el resultado de que el calor se concentra debajo de la capa que crean alrededor de la tierra. La energía de la luz, que penetra a través de la atmósfera, es absorbida por la superficie de nuestro planeta, se convierte en calor y se libera en forma de calor. El calor, como saben, a diferencia de la luz, no sale por el vidrio, sino que se acumula dentro del invernadero, aumentando significativamente la temperatura del aire y aumentando la evaporación. El principal absorbedor de la radiación térmica del Sol y la superficie terrestre es el agua, que está presente en forma de vapores y nubes. Menos del 7% de la radiación emitida por la superficie terrestre pasa a través de "ventanas transparentes", pero estas ventanas se reducen significativamente debido a la presencia de moléculas de gases de efecto invernadero en la atmósfera.
Gases de invernadero
Metano... El calentamiento global del 12% se debe al metano (CH 4). Se forma en el proceso de descomposición bacteriana anaeróbica en pantanos, arrozales y vertederos, en el estómago de vacas y ovejas y en los intestinos de termitas, fugas de pozos de gas, gasoductos, estufas, hornos. En las últimas décadas, el contenido de metano ha aumentado debido al aumento de la superficie sembrada de arroz, así como como resultado de la creación de grandes explotaciones ganaderas. El metano permanece en la troposfera durante unos 11 años. Cada molécula de CH 4 contribuye al efecto invernadero 25 veces más que una molécula de CO 2. Las emisiones de metano aumentan un 1% anual.
Óxido nitroso... El calentamiento global del 6% se debe al óxido nitroso (N 2 O). Se libera durante la descomposición de los fertilizantes nitrogenados en el suelo, de los efluentes de las explotaciones ganaderas y durante la combustión de la biomasa. Persiste en la troposfera durante un promedio de 150 años. Cada molécula norte El 2 O es 230 veces más eficaz para contribuir al calentamiento global que la molécula de CO 2. Las emisiones aumentan un 0,2% anual.
Como resultado del calentamiento, pueden ocurrir daños irreparables al destino de nuestro planeta: los glaciares de Groenlandia, el Océano Ártico, el Polo Sur y, finalmente, los glaciares de montaña comenzarán a derretirse; el nivel del océano mundial aumentará significativamente (de 1,5 a 2 my más). La temperatura promedio de la Antártida aumentará en 5 ° C, lo que es suficiente para que se derrita toda la capa de hielo. El nivel del océano mundial aumentará entre 4,5 y 8 m en todas partes y se inundarán muchas áreas costeras (Shanghai, El Cairo, Venecia, Bangkok, grandes áreas de tierras bajas fértiles en la India se inundarán), y millones de personas se verán obligadas a migrar. tierra adentro, a regiones montañosas; la influencia del océano sobre la tierra aumentará a través de la intensificación de tormentas, reflujos y flujos. La igualación de temperatura en el ecuador y los polos conducirá a una interrupción de la circulación actual de la atmósfera, un cambio en el régimen de precipitación (precipitación escasa en las áreas de agricultura) y una disminución en la producción de granos, carne y otros productos alimenticios. La esperanza de riego de estos territorios no es grande, porque hoy el nivel de las aguas subterráneas ha bajado notablemente, y a mediados de siglo, sus reservas prácticamente se agotarán. La influencia del "efecto invernadero" sobre el clima regional ya comienza a manifestarse: sequías prolongadas en Sudáfrica (5 años), América del Norte (6 años), inviernos cálidos, etc.
Dióxido de carbono... La deforestación intensiva, la quema de combustible y la basura alteran notablemente el equilibrio existente de dióxido de carbono en la atmósfera. Cada átomo de carbono del combustible une dos átomos de oxígeno cuando se quema para formar dióxido de carbono, por lo que la masa de dióxido de carbono aumenta en comparación con la masa del combustible quemado (1 kg de combustible → 3 kg de CO 2). En la actualidad, este gas es responsable de un calentamiento intenso del 57%. Las emisiones de CO2 aumentan un 4% anual.
Fluorocarbonos(FHU o CFC). El contenido de CFC en la atmósfera es pequeño en comparación con el CO 2, pero tienen una capacidad calorífica bastante alta: absorben el calor mucho más intensamente (50 veces más) que el dióxido de carbono. Estos gases representan el 25% del calentamiento global. Las fuentes principales son las fugas de los acondicionadores de aire, la evaporación de los dispensadores de aerosoles. Los CFC pueden permanecer en la atmósfera durante 22 a 111 años, según su tipo. Las emisiones de CFC aumentan en un 5% anual.
La producción comercial de fluorocarbonos, a menudo llamados freones, comenzó a mediados de la década de 1930. La mayor cantidad de freón-11 (СFС1 3) y freón-12 (СF 2 С1 2) se utilizó como agentes espumantes en la producción de materiales poliméricos porosos, rellenos en paquetes de aerosol, así como refrigerantes en refrigeradores y acondicionadores de aire. Algunos CFC se utilizaron como agentes desengrasantes: freón-113 (C 2 F 3 C1 3) y freón-114 (C 2 F 4 C1 2). Posteriormente, debido al alto contenido de cloro, los freones anteriores fueron reemplazados por CHC1P 2, que destruye en menor medida el ozono, pero absorbe en mayor medida los rayos infrarrojos y afecta especialmente de forma activa el efecto invernadero durante su estancia en la troposfera.
Que son los freones
En 1931, cuando se sintetizó un refrigerante inofensivo para el cuerpo humano: el freón. Posteriormente se sintetizaron más de cuatro docenas de freones diferentes, que se diferenciaban entre sí en calidad y rango químico, siendo los más económicos y efectivos el R-11, el R-12, que se utilizaron durante mucho tiempo. En los últimos 15 años, han caído en desgracia debido a sus propiedades destructoras de la capa de ozono. Todos los freones se basan en dos gases: metano CH 4 y etano, CH 3 -CH 3. En tecnología de refrigeración, el metano es R-50, el etano es R-70. Todos los demás freones se obtienen a partir de metano y etano reemplazando los átomos de hidrógeno con átomos de cloro y flúor. Por ejemplo, el R-22 se produce a partir de metano reemplazando un átomo de hidrógeno con cloro y dos con flúor. La fórmula química de este freón es СНF 2 Cl. Las cualidades físicas de los refrigerantes dependen del contenido de tres componentes: cloro, flúor e hidrógeno. Entonces, en proporción a la disminución en el número de átomos de hidrógeno, el calor de los refrigerantes disminuye y la estabilidad aumenta. Pueden existir durante mucho tiempo en la atmósfera sin romperse y causar daños al medio ambiente. A medida que aumenta la cantidad de átomos de cloro, también aumenta la toxicidad de los refrigerantes y su capacidad de destrucción del ozono. El daño causado por los freones a la descarga de ozono se estima por la dosis del potencial de agotamiento del ozono, que es igual a 0 para los refrigerantes seguros para el ozono, R-13-R-a-410 En este caso, el potencial destructivo del ozono del freón R-12 se toma como una pieza, hasta que la hora de cierre se distribuye más ampliamente por todo el cosmos. Se eligió el freón R-22 como tarea temporal R-12, cuyo potencial de agotamiento de la capa de ozono es de 0,05. En 1987, se adoptó el Protocolo de Montreal, que restringe el uso de criaturas que destruyen la capa de ozono. En particular, de acuerdo con este acto, los perpetradores se verán obligados a abandonar el uso del freón R-22, en el que trabaja el 90% de todos los productores en la actualidad. En la mayoría de los países europeos, la venta de proveedores de este freón se interrumpirá ya en 2002-2004. Y muchos modelos sin precedentes ya se suministran a Europa solo con refrigerantes seguros para zonas: R-407C y R-410A.
Si no se interrumpe la acumulación de "gases de efecto invernadero" en la atmósfera, entonces en la segunda mitad de este siglo su concentración se duplicará aproximadamente, lo que conducirá (según modelos informáticos) a un calentamiento del clima en diferentes regiones en un promedio de 1.5 - 4.5 ° С: en regiones frías a 10 o C, y en regiones tropicales, solo 1-2 o C.
Como resultado del calentamiento, pueden ocurrir daños irreparables al destino de nuestro planeta: los glaciares de Groenlandia, el Océano Ártico, el Polo Sur y, finalmente, los glaciares de montaña comenzarán a derretirse; el nivel del océano mundial aumentará significativamente (de 1,5 a 2 my más). La temperatura media de la Antártida aumentará 5 "C, lo que es suficiente para derretir toda la capa de hielo. El nivel del Océano Mundial aumentará entre 4,5 y 8 m en todas partes y se inundarán muchas zonas costeras (Shanghái, El Cairo, Venecia, Bangkok). , grandes áreas de tierras bajas fértiles se inundarán) en la India), y millones de personas se verán obligadas a migrar tierra adentro, a áreas montañosas; la influencia del océano en la tierra aumentará a través del aumento de tormentas, mareas y mareas bajas. Ecualización de la temperatura en el ecuador y los polos perturbará la circulación actual de la atmósfera, cambiará el régimen de precipitaciones (escasas precipitaciones en las zonas agrícolas), disminuirá la producción de cereales, carne y otros alimentos. Hay pocas esperanzas para el riego de estos territorios , ya que hoy el nivel de las aguas subterráneas ha descendido notablemente, y para mediados de siglo sus reservas prácticamente se agotarán. ya empieza a notarse: sequías prolongadas en Sudáfrica (5 años), Severn oh América (6 años), inviernos cálidos, etc.
Con el calentamiento general, los inviernos serán más fríos que antes y los veranos más calurosos. Además, las sequías, inundaciones, huracanes, tornados y otras anomalías meteorológicas y climáticas serán más frecuentes y más graves. El calentamiento irá acompañado de una disminución de la bioproductividad, la propagación de plagas y enfermedades.
