Namai Pasiruošimas žiemai Šiltnamio dujos. Kaip sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją. Žmogaus veikla ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisija

Pasiruošimas žiemai

Šiltnamio dujos. Kaip sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją. Žmogaus veikla ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisija

Šiltnamio efektą sukeliančios dujos yra skaidrios dujos, todėl jos yra nematomos ir turi aukštą infraraudonųjų spindulių absorbcijos laipsnį. Tokių medžiagų patekimas į aplinką sukelia šiltnamio efektą.

Iš kur atsiranda šiltnamio efektą sukeliančių dujų?

Šiltnamio efektą sukeliančių dujų yra visų Saulės sistemos planetų atmosferoje. Didelė šių medžiagų koncentracija sukelia to paties pavadinimo reiškinį. Kalbama apie šiltnamio efektą. Pirmiausia pakalbėkime apie teigiamą jo pusę. Būtent šio reiškinio dėka Žemėje palaikoma optimali temperatūra įvairių gyvybės formų atsiradimui ir išlikimui. Tačiau kai šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracija yra per didelė, galime kalbėti apie rimtą aplinkos problemą.

Šiltnamio efektą sukeliančios dujos iš pradžių atsirado dėl natūralių procesų. Taigi, pirmieji iš jų susidarė dėl Žemės šildymo saulės spindulių. Taigi dalis šiluminės energijos nepateko į kosmosą, o atsispindėjo dujose. Rezultatas buvo šildymo efektas, panašus į tą, kuris atsiranda šiltnamiuose.

Tuo metu, kai tik kūrėsi Žemės klimatas, nemažą dalį šiltnamio efektą sukeliančių dujų gamino ugnikalniai. Tuo metu vandens garai ir anglies dioksidas dideliais kiekiais pateko į atmosferą ir joje susikaupė. Tada šiltnamio efektas buvo toks stiprus, kad vandenynai tiesiogine prasme užvirė. Ir tik planetoje atsiradus žaliajai biosferai (augalams), padėtis stabilizavosi.

Šiandien šiltnamio efekto problema ypač aktuali. Tai daugiausia lemia pramonės plėtra, taip pat neatsakingas požiūris į gamtos išteklius. Kaip bebūtų keista, aplinkos degradaciją sukelia ne tik pramoninė gamyba. Netgi tokia iš pažiūros nekenksminga pramonės šaka kaip žemės ūkis taip pat kelia pavojų. Žalingiausia yra gyvulininkystė (būtent stambių gyvulių atliekos), taip pat cheminių trąšų naudojimas. Ryžių auginimas taip pat neigiamai veikia atmosferą.

vandens garai

Vandens garai yra natūraliai susidarančios šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Nepaisant to, kad jis atrodo nekenksmingas, jis sukelia 60% šiltnamio efekto, kuris yra visuotinio atšilimo priežastis. Atsižvelgiant į tai, kad oro temperatūra nuolat kyla, vandens garų koncentracijos ore reikšmė vis didėja, todėl yra pagrindo kalbėti apie uždarą grandinę.

Teigiama vandens išgaravimo puse galima laikyti vadinamąjį anti-šiltnamio efektą. Šis reiškinys susideda iš didelės debesų masės susidarymo. Jie savo ruožtu tam tikru mastu apsaugo atmosferą nuo perkaitimo dėl saulės spindulių. Išlaikoma tam tikra pusiausvyra.

Anglies dvideginis

Anglies dioksidas yra viena iš labiausiai atmosferoje esančių šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Jo šaltinis gali būti vulkaninės emisijos, taip pat biosferos (ir ypač žmogaus) gyvavimo procesas. Žinoma, dalį anglies dvideginio sugeria augalai. Nepaisant to, dėl irimo proceso jie išskiria panašų kiekį šios medžiagos. Mokslininkai teigia, kad vėlesnis dujų koncentracijos atmosferoje padidėjimas gali sukelti katastrofiškų pasekmių, todėl nuolat atliekami oro valymo būdų tyrimai.

Metanas

Metanas yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios atmosferoje gyvena apie 10 metų. Atsižvelgiant į tai, kad šis laikotarpis yra gana trumpas, ši medžiaga turi didžiausią potencialą pakeisti visuotinio atšilimo padarinius. Nepaisant to, metano šiltnamio efektas yra daugiau nei 25 kartus pavojingesnis nei anglies dioksido.

Šiltnamio efektą sukeliančių dujų (jei kalbame apie metaną) šaltinis yra gyvulininkystės, ryžių auginimo ir degimo proceso atliekos. Didžiausia šios medžiagos koncentracija buvo pastebėta pirmajame tūkstantmetyje, kai pagrindinė veikla buvo žemdirbystė ir ganykla. Iki 1700 m. šis skaičius gerokai sumažėjo. Per pastaruosius kelis šimtmečius metano koncentracija vėl pradėjo didėti, o tai siejama su dideliu sudeginto kuro kiekiu, taip pat su anglies telkinių plėtra. Šiuo metu atmosferoje yra rekordinis metano kiekis. Tačiau per pastarąjį dešimtmetį šio rodiklio augimo tempai šiek tiek sulėtėjo.

Ozonas

Be tokių dujų kaip ozonas, gyvybė Žemėje būtų neįmanoma, nes ji veikia kaip barjeras nuo agresyvios saulės šviesos. Tačiau apsauginę funkciją atlieka tik stratosferos dujos. Jei mes kalbame apie troposferą, tada ji yra toksiška. Jei atsižvelgsime į šias šiltnamio efektą sukeliančias dujas pagal anglies dioksidą, tai sudaro 25% visuotinio atšilimo efekto.

Kenksmingo ozono gyvavimo laikas yra apie 22 dienas. Jis pašalinamas iš atmosferos, kai yra surištas dirvožemyje, o vėliau suardomas ultravioletinių spindulių. Pažymėtina, kad ozono kiekis gali labai skirtis geografiškai.

Azoto oksidas

Dėl trąšų naudojimo ir chemijos pramonės plėtros apie 40 % azoto oksido patenka į atmosferą. Didžiausias šių dujų kiekis susidaro atogrąžų regionuose. Čia išmetama iki 70% medžiagos.

Naujos dujos?

Kanados mokslininkai neseniai paskelbė atradę naujas šiltnamio efektą sukeliančias dujas. Jo pavadinimas yra perfluorotributilaminas. Nuo XX amžiaus vidurio jis buvo naudojamas elektrotechnikos srityje. Šios medžiagos gamtoje nėra. Mokslininkai nustatė, kad PFTBA sušildo atmosferą 7000 kartų labiau nei anglies dioksidas. Tačiau šiuo metu šios medžiagos koncentracija yra nereikšminga ir nekelia grėsmės aplinkai.

Šiuo metu tyrėjų užduotis – kontroliuoti šių dujų kiekį atmosferoje. Jei pastebimas rodiklio padidėjimas, tai gali labai pakeisti klimato sąlygas ir radiacinį foną. Šiuo metu nėra pagrindo imtis jokių priemonių pertvarkyti gamybos procesą.

Šiek tiek apie šiltnamio efektą

Norint visapusiškai įvertinti griaunančią šiltnamio efekto galią, verta atkreipti dėmesį į Veneros planetą. Dėl to, kad jos atmosferą beveik visas sudaro anglies dioksidas, oro temperatūra šalia paviršiaus siekia 500 laipsnių. Atsižvelgiant į šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą į Žemės atmosferą, mokslininkai neatmeta panašios įvykių raidos ateityje. tuo pačiu metu planetą didžiąja dalimi gelbsti vandenynai, kurie prisideda prie dalinio oro valymo.

Šiltnamio efektą sukeliančios dujos sudaro tam tikrą barjerą, kuris sutrikdo šilumos cirkuliaciją atmosferoje. Tai sukelia šiltnamio efektą. Šį reiškinį lydi ženkliai pakilusi vidutinė metinė oro temperatūra, taip pat padaugėja stichinių nelaimių (ypač pakrančių zonose). Tai susiję su daugelio gyvūnų ir augalų rūšių išnykimu. Šiuo metu situacija tokia rimta, kad visiškai išspręsti šiltnamio efekto problemos nebeįmanoma. Tačiau kontroliuoti šį procesą ir sušvelninti jo pasekmes vis dar įmanoma.

Galimos pasekmės

Atmosferoje esančios šiltnamio efektą sukeliančios dujos yra pagrindinė klimato kaitos link atšilimo priežastis. Pasekmės gali būti tokios:

Klimato drėgnumo didinimas didinant kritulių kiekį. Tačiau tai galioja tik tiems regionams, kuriuose ir taip nuolatos kenčia nuo neįprastų liūčių ir sninga. O sausringuose regionuose padėtis taps dar apgailėtina, todėl ims trūkti geriamojo vandens.
Kylantis jūros lygis. Tai gali lemti dalies salų ir pakrančių valstybių teritorijų užtvindymą.
Išnyksta iki 40% augalų ir gyvūnų rūšių. Tai tiesioginė buveinių pasikeitimo ir augimo pasekmė.
Ledynų ploto mažinimas, taip pat tirpstantis sniegas kalnų viršūnėse. Tai pavojinga ne tik dėl floros ir faunos rūšių nykimo, bet ir dėl lavinų, purvo srovių ir nuošliaužų.
Sumažėjęs žemės ūkio produktyvumas sausringose šalyse. Ten, kur sąlygas galima laikyti vidutinėmis, yra galimybė padidinti pasėlių derlių, tačiau tai neišgelbės gyventojų nuo bado.
Trūksta geriamojo vandens, kuris yra susijęs su požeminių šaltinių išdžiūvimu. Šis reiškinys gali būti siejamas ne tik su Žemės perkaitimu, bet ir su ledynų tirpimu.
Žmonių sveikatos pablogėjimas. Tai lemia ne tik prastėjanti oro kokybė ir padidėjusi radiacija, bet ir sumažėjęs maisto kiekis.

Šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos mažinimas

Ne paslaptis, kad Žemės ekologijos būklė kasmet prastėja. Skaičiuojant šiltnamio efektą sukeliančias dujas daromos apmaudžios išvados, todėl aktualus tampa priemonių, mažinančių išmetamų teršalų kiekį, priėmimas. Tai galima pasiekti šiais būdais:

gamybos efektyvumo didinimas, siekiant sumažinti naudojamų energijos išteklių kiekį;
augalų, kurie veikia kaip šiltnamio efektą sukeliančių dujų absorbentai, apsauga ir skaičiaus didinimas (miškotvarkos racionalizavimas);
skatinti ir remti aplinkai nekenkiančių žemės ūkio formų plėtrą;
finansinių paskatų kūrimas, taip pat mokesčių mažinimas įmonėms, kurios veikia pagal atsakomybės už aplinką koncepciją;
imtis priemonių, mažinančių transporto priemonių išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį;
didinti baudas už aplinkos teršimą.

Šiltnamio efektą sukeliančių dujų skaičiavimas

Visi verslo subjektai privalo reguliariai skaičiuoti aplinkai padarytą žalą ir atitinkamoms institucijoms pateikti ataskaitinius dokumentus. Taigi šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijų kiekybinis nustatymas atliekamas taip:

per metus sudeginto kuro kiekio nustatymas;
gautą rodiklį dauginant iš kiekvienos rūšies dujų emisijos koeficiento;
kiekvienos medžiagos išmetamų teršalų kiekis paverčiamas anglies dioksido ekvivalentu.

Emisijos šaltiniai, susiję su kuro degimu

Mokslo ir technologijų pažangos raida, žinoma, palengvina žmogaus gyvenimą, tačiau daro nepataisomą žalą aplinkai. Daug kas tai susiję su degalų sąnaudomis. Šiuo atžvilgiu šiltnamio efektą sukeliančių dujų šaltiniai gali būti šie:

Energetikos pramonė. Tai apima jėgaines, kurios aprūpina ištekliais pramonės įmones ir gyvenamuosius objektus.
Pramonė ir statyba. Šiai kategorijai priklauso visų pramonės šakų įmonės. Vykdoma apskaita už gamybos procese naudojamą kurą, taip pat pagalbiniams poreikiams.
Transportas. Kenksmingas medžiagas į atmosferą išskiria ne tik automobiliai, bet ir oro transporto priemonės, traukiniai, vandens transportas, vamzdynai. Atsižvelgiama tik į degalus, sunaudotus tiesioginiam prekių ar keleivių judėjimui. Energijos sąnaudos vidaus ekonominiam transportavimui čia neįtrauktos.
Komunalinis sektorius. Tai paslaugų sektorius ir būsto bei komunalinės paslaugos. Svarbu yra degalų kiekis, kuris buvo išleistas galutiniam energijos suvartojimui užtikrinti.

Šiltnamio efektą sukeliančių dujų problema Rusijoje

Šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekis Rusijoje kasmet didėja. Jei atsižvelgsime į taršos struktūrą pagal sektorius, vaizdas bus toks:

energetikos pramonė - 71%;
kuro išgavimas - 16%;
pramonės gamyba ir statyba – 13 proc.

Taigi, prioritetinė darbo kryptis mažinant kenksmingų dujų išmetimą į atmosferą yra būtent energetikos sektorius. Vidaus vartotojų išteklių naudojimo rodiklis yra daugiau nei 2 kartus didesnis nei pasaulio rodiklis ir 3 kartus didesnis nei Europos. Galimybė sumažinti energijos suvartojimą yra iki 47%.

Išvada

Šiltnamio efektą sukeliančių dujų tarša yra pasaulinė problema ir sprendžiama aukščiausiu tarptautiniu lygiu. Tačiau tai taikoma kiekvienam žmogui. Taigi turi būti asmeninės atsakomybės už aplinkos būklę jausmas. Minimalus kiekvieno žmogaus indėlis – želdinių įveisimas, priešgaisrinės saugos taisyklių laikymasis miškuose, taip pat saugių produktų ir prekių naudojimas kasdieniame gyvenime. Jei kalbėtume apie ateitį, galime kalbėti apie perėjimą prie elektromobilių ir saugų gyvenamųjų namų šildymą. Propaganda ir švietėjiška veikla raginama labai prisidėti prie aplinkos išsaugojimo.

Šiltnamio dujos

Šiltnamio efektą sukeliančios dujos yra dujos, kurios, kaip manoma, sukelia pasaulinį šiltnamio efektą.

Pagrindinės šiltnamio efektą sukeliančios dujos, atsižvelgiant į numatomą poveikį Žemės šilumos balansui, yra vandens garai, anglies dioksidas, metanas, ozonas, halogeniniai angliavandeniai ir azoto oksidas.

vandens garai

Vandens garai yra pagrindinės natūralios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, sukeliančios daugiau nei 60 proc. Tiesioginis antropogeninis poveikis šiam šaltiniui yra nereikšmingas. Tuo pačiu metu dėl kitų veiksnių nulemtas Žemės temperatūros padidėjimas padidina garavimą ir bendrą vandens garų koncentraciją atmosferoje esant praktiškai pastoviai santykinei drėgmei, o tai savo ruožtu didina šiltnamio efektą. Taigi, yra keletas teigiamų atsiliepimų.

Metanas

Milžiniškas metano išsiskyrimas, susikaupęs po jūros dugnu, prieš 55 milijonus metų sušildė Žemę 7 laipsniais Celsijaus.

Tas pats gali nutikti ir dabar – tokią prielaidą patvirtino NASA mokslininkai. Naudodami kompiuterinius senovės klimato modeliavimus, jie bandė geriau suprasti metano vaidmenį klimato kaitoje. Daugumoje šiltnamio efekto tyrimų dabar pagrindinis dėmesys skiriamas anglies dioksido vaidmeniui šiame reiškinyje, nors metano potencialas išlaikyti šilumą atmosferoje 20 kartų viršija anglies dioksido potencialą.

Įvairūs dujomis kūrenami buitiniai prietaisai prisideda prie metano padidėjimo atmosferoje

Per pastaruosius 200 metų atmosferos metano kiekis padidėjo daugiau nei dvigubai dėl pelkėse ir drėgnose žemumose skaidomų organinių liekanų, taip pat dėl nuotėkio iš žmogaus sukurtų objektų: dujotiekių, anglies kasyklų, dėl padidėjusio drėkinimo ir dujų išmetimo. iš gyvulių. Tačiau yra ir kitas metano šaltinis – pūvančios organinės liekanos vandenyno nuosėdose, užšalusios po jūros dugnu išsilaikančios.

Įprastai žema temperatūra ir aukštas slėgis metaną po vandenynu išlaiko stabilų, tačiau taip buvo ne visada. Pasaulinio atšilimo laikotarpiais, pvz., vėlyvojo paleoceno terminio maksimumo, kuris įvyko prieš 55 milijonus metų ir truko 100 tūkstančių metų, litosferos plokščių judėjimas, ypač Indijos subkontinente, lėmė slėgio sumažėjimą jūros dugne ir gali sukelti didelis metano išsiskyrimas. Kai atmosfera ir vandenynas pradėjo šilti, metano emisija gali padidėti. Kai kurie mokslininkai mano, kad dabartinis globalinis atšilimas gali lemti įvykių raidą pagal tą patį scenarijų – jei vandenynas smarkiai sušils.

Kai metanas patenka į atmosferą, jis reaguoja su deguonies ir vandenilio molekulėmis, sudarydamas anglies dioksidą ir vandens garus, kurie abu gali sukelti šiltnamio efektą. Remiantis ankstesnėmis prognozėmis, visas išmetamas metanas maždaug po 10 metų virs anglies dvideginiu ir vandeniu. Jei taip, tuomet anglies dvideginio koncentracijos padidėjimas bus pagrindinė planetos atšilimo priežastis. Tačiau bandymai patvirtinti samprotavimus nuorodomis į praeitį buvo nesėkmingi – nebuvo rasta anglies dvideginio koncentracijos padidėjimo prieš 55 mln.

Naujajame tyrime panaudoti modeliai parodė, kad metano lygiui atmosferoje staigiai pakilus, su metanu reaguojančio deguonies ir vandenilio kiekis mažėja (iki reakcijos pabaigos), o likusi metano dalis lieka ore. šimtus metų, savaime tapdamas visuotinio atšilimo priežastimi. Ir šių šimtų metų pakanka, kad atšiltų atmosfera, ištirptų ledas vandenynuose ir pasikeistų visa klimato sistema.

Pagrindiniai antropogeniniai metano šaltiniai yra gyvulių virškinimo fermentacija, ryžių auginimas, biomasės deginimas (įskaitant miškų naikinimą). Kaip parodė naujausi tyrimai, pirmąjį mūsų eros tūkstantmetį sparčiai didėjo metano koncentracija atmosferoje (manoma, dėl žemės ūkio gamybos ir ganyklų plėtros bei miškų deginimo). 1000–1700 metais metano koncentracijos sumažėjo 40 proc., tačiau pastaraisiais šimtmečiais vėl pradėjo didėti (greičiausiai dėl ariamos žemės ir ganyklų gausėjimo bei miškų deginimo, medienos naudojimo šildymui, padidėjusio žemės ūkio naudmenų kiekio). gyvulių skaičius, nuotekų kiekis, ryžių auginimas). Anglies ir gamtinių dujų telkinių kūrimo metu atsirandantys nutekėjimai, taip pat metano emisija sąvartynuose susidarančių biodujų sudėtyje šiek tiek prisideda prie metano tiekimo.

Anglies dvideginis

Anglies dioksido šaltiniai Žemės atmosferoje yra vulkaninės emisijos, gyvybinė organizmų veikla ir žmogaus veikla. Antropogeniniai šaltiniai yra iškastinio kuro deginimas, biomasės deginimas (įskaitant miškų naikinimą), kai kurie pramoniniai procesai (pvz., cemento gamyba). Augalai yra pagrindiniai anglies dioksido vartotojai. Paprastai biocenozė sugeria maždaug tiek pat anglies dioksido, kiek ir gamina (taip pat ir dėl biomasės irimo).

Anglies dioksido įtaka šiltnamio efekto intensyvumui.

Dar daug reikia išmokti apie anglies ciklą ir vandenynų, kaip didžiulės anglies dioksido saugyklos, vaidmenį. Kaip minėta aukščiau, kiekvienais metais žmonija prideda 7 milijardus tonų anglies CO 2 pavidalu prie turimų 750 milijardų tonų. Tačiau tik maždaug pusė mūsų išmetamų teršalų – 3 milijardai tonų – lieka ore. Tai galima paaiškinti tuo, kad didžiąją dalį CO 2 sunaudoja sausumos ir jūros augalai, užkasa jūros nuosėdose, sugeria jūros vanduo ar kitaip sugeria. Iš šios didelės CO 2 dalies (apie 4 mlrd. tonų) maždaug du milijardai tonų atmosferos anglies dioksido kasmet sugeria vandenynas.

Visa tai padidina neatsakytų klausimų skaičių: kaip tiksliai jūros vanduo sąveikauja su atmosferos oru, sugerdamas CO 2? Kiek daugiau anglies gali sugerti jūros ir koks visuotinio atšilimo lygis gali turėti įtakos jų saugojimo pajėgumams? Koks yra vandenynų gebėjimas sugerti ir kaupti šilumą, kurią sulaiko klimato kaita?

Kuriant klimato modelį nėra lengva atsižvelgti į debesų ir skendinčių dalelių vaidmenį oro srovėse, vadinamą aerozoliais. Debesys užtemdo žemės paviršių, todėl vėsta, tačiau priklausomai nuo jų aukščio, tankio ir kitų sąlygų, jie taip pat gali sulaikyti nuo žemės paviršiaus atsispindinčią šilumą, padidindami šiltnamio efekto intensyvumą. Įdomus ir aerozolių poveikis. Kai kurie iš jų keičia vandens garus, kondensuodami juos į mažus lašelius, kurie sudaro debesis. Šie debesys yra labai tankūs ir kelias savaites užstoja Žemės paviršių. Tai yra, jie blokuoja saulės šviesą, kol iškrenta su krituliais.

Bendras poveikis gali būti didžiulis: 1991 m. Filipinuose išsiveržus Pinatuba kalnui ugnikalnio išsiveržimas į stratosferą išmetė milžinišką kiekį sulfato, sukeldamas dvejus metus trukusį pasaulinės temperatūros kritimą.

Taigi mūsų pačių tarša, kurią daugiausia sukelia sieros turinčių anglių ir naftos deginimas, gali laikinai sušvelninti visuotinio atšilimo poveikį. Ekspertai apskaičiavo, kad XX amžiuje aerozoliai sumažino atšilimą 20%. Apskritai temperatūra pakilo nuo 1940 m., bet sumažėjo nuo 1970 m. Aerozolių poveikis gali padėti paaiškinti anomalų aušinimą praėjusio amžiaus viduryje.

2006 m. anglies dvideginio emisija į atmosferą siekė 24 mlrd. tonų. Labai aktyvi tyrėjų grupė prieštarauja nuomonei, kad viena iš globalinio atšilimo priežasčių yra žmogaus veikla. Jos nuomone, svarbiausia – natūralūs klimato kaitos procesai ir padidėjęs saulės aktyvumas. Tačiau, pasak Vokietijos klimatologijos centro Hamburge vadovo Klauso Hasselmanno, tik 5% galima paaiškinti natūraliomis priežastimis, o likusieji 95% yra žmogaus veiklos sukeltas veiksnys.

Kai kurie mokslininkai CO 2 padidėjimo taip pat nesieja su temperatūros padidėjimu. Skeptikai teigia, kad jei dėl temperatūros kilimo kaltas CO2 išmetimo padidėjimas, tai temperatūra turėjo kilti pokario ekonomikos pakilimo metu, kai buvo deginamas didžiulis iškastinis kuras. Tačiau Geophysical Fluid Dynamics Laboratory direktorius Jerry Malmanas apskaičiavo, kad padidėjęs anglies ir naftos naudojimas greitai padidino sieros kiekį atmosferoje, todėl atvėso. Po 1970 m. ilgo CO 2 ir metano gyvavimo ciklo terminis efektas slopino greitai irstančius aerozolius, todėl temperatūra pakilo. Taigi galime daryti išvadą, kad anglies dioksido įtaka šiltnamio efekto intensyvumui yra didžiulė ir neginčijama.

Tačiau stiprėjantis šiltnamio efektas gali būti ne katastrofiškas. Iš tiesų, aukšta temperatūra gali būti sveikintina ten, kur ji yra pakankamai reta. Nuo 1900 m. didžiausias atšilimas buvo stebimas nuo 40 iki 70 0 šiaurės platumos, įskaitant Rusiją, Europą ir šiaurinę JAV dalį, kur pramoninės šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos prasidėjo anksčiausiai. Dauguma atšilimo vyksta naktį, visų pirma dėl padidėjusio debesuotumo, kuris sulaiko išeinančią šilumą. Dėl to sėjos sezonas pailgėjo savaite.

Be to, šiltnamio efektas gali būti gera žinia kai kuriems ūkininkams. Didelė CO 2 koncentracija gali turėti teigiamą poveikį augalams, nes augalai fotosintezės procese naudoja anglies dvideginį, paverčiant jį gyvu audiniu. Todėl daugiau augalų reiškia daugiau CO2 pasisavinimo iš atmosferos, lėtinant visuotinį atšilimą.

Šį reiškinį tyrė amerikiečių specialistai. Jie nusprendė sukurti pasaulio modelį su dvigubu CO 2 kiekiu ore. Tam jie panaudojo keturiolikos metų senumo pušyną Šiaurės Kalifornijoje. Dujos buvo pumpuojamos tarp medžių įrengtais vamzdžiais. Fotosintezė padidėjo 50-60%. Tačiau poveikis netrukus pasikeitė. Dūstantys medžiai negalėjo susidoroti su tokiu anglies dvideginio kiekiu. Prarastas fotosintezės pranašumas. Tai dar vienas pavyzdys, kaip žmogaus manipuliacijos veda prie netikėtų rezultatų.

Tačiau šie nedideli teigiami šiltnamio efekto aspektai negali būti lyginami su neigiamais. Imkime pušyno pavyzdį, kur CO 2 išmetimas padvigubėjo, o iki šio šimtmečio pabaigos prognozuojama, kad CO 2 koncentracija išaugs keturis kartus. Galite įsivaizduoti, kokios katastrofiškos gali būti pasekmės augalams. O tai savo ruožtu padidins CO 2 kiekį, nes kuo mažiau augalų, tuo didesnė CO 2 koncentracija.

Šiltnamio efekto pasekmės

šiltnamio efekto dujų klimatas

Kylant temperatūrai, padidės vandens garavimas iš vandenynų, ežerų, upių ir kt. Kadangi šildomas oras gali išlaikyti daugiau vandens garų, tai sukuria galingą grįžtamojo ryšio efektą: kuo jis šiltesnis, tuo didesnis vandens garų kiekis ore, o tai savo ruožtu padidina šiltnamio efektą.

Žmogaus veikla turi mažai įtakos vandens garų kiekiui atmosferoje. Tačiau mes išskiriame kitas šiltnamio efektą sukeliančias dujas, todėl šiltnamio efektas tampa vis intensyvesnis. Mokslininkai mano, kad CO 2 emisijų padidėjimas, daugiausia dėl iškastinio kuro, paaiškina mažiausiai 60 % atšilimo, pastebėto Žemėje nuo 1850 m. Anglies dioksido koncentracija atmosferoje per metus didėja apie 0,3%, o dabar yra apie 30% didesnė nei prieš pramonės revoliuciją. Jei tai išreiškiama absoliučiais dydžiais, tai kiekvienais metais žmonija prideda apie 7 milijardus tonų. Nepaisant to, kad tai yra nedidelė dalis, palyginti su bendru anglies dioksido kiekiu atmosferoje – 750 milijardų tonų ir net mažesnė, palyginti su vandenynuose esančiu CO 2 kiekiu – apie 35 trilijonus tonų, ji išlieka labai reikšminga. . Priežastis: natūralūs procesai yra subalansuoti, į atmosferą patenka toks kiekis CO 2, kuris iš ten pasišalina. O žmogaus veikla tik prideda CO 2 .

vandens garai

Lede esančių oro burbuliukų analizė rodo, kad dabar Žemės atmosferoje metano yra daugiau nei bet kada per pastaruosius 400 000 metų. Nuo 1750 m. vidutinė pasaulinė metano koncentracija atmosferoje padidėjo 150 procentų nuo maždaug 700 iki 1745 tūrio dalių (ppbv) 1998 m. Per pastarąjį dešimtmetį, nors metano koncentracija ir toliau didėjo, augimo tempas sulėtėjo. Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje augimo tempas buvo apie 20 ppbv per metus. Devintajame dešimtmetyje augimas sulėtėjo iki 9–13 ppbv per metus. Nuo 1990 iki 1998 m. kasmet padidėjo nuo 0 iki 13 ppbv. Naujausi tyrimai (Dlugokencky ir kt.) rodo pastovią 1751 ppbv koncentraciją 1999–2002 m.

Metanas iš atmosferos pašalinamas keliais procesais. Metano emisijų ir pašalinimo procesų pusiausvyra galiausiai lemia metano koncentraciją atmosferoje ir metano buvimo atmosferoje laiką. Dominuoja oksidacija vykstant cheminei reakcijai su hidroksilo radikalais (OH). Metanas reaguoja su OH troposferoje ir susidaro CH3 ir vanduo. Stratosferos oksidacija taip pat atlieka (nedidelį) vaidmenį pašalinant metaną iš atmosferos. Šios dvi reakcijos su OH sudaro apie 90% metano pašalinimo iš atmosferos. Be reakcijos su OH, žinomi dar du procesai: mikrobiologinė metano absorbcija dirvožemyje ir metano reakcija su chloro (Cl) atomais jūros paviršiuje. Šių procesų indėlis yra atitinkamai 7% ir mažiau nei 2%.

Ozonas

Ozonas yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Tuo pat metu ozonas yra būtinas gyvybei, nes jis apsaugo Žemę nuo atšiaurios saulės ultravioletinės spinduliuotės.

Tačiau mokslininkai išskiria stratosferos ir troposferos ozoną. Pirmasis (vadinamasis ozono sluoksnis) yra nuolatinė ir pagrindinė apsauga nuo kenksmingos spinduliuotės. Antrasis laikomas kenksmingu, nes gali būti perkeltas į Žemės paviršių, kur kenkia gyvoms būtybėms, be to, yra nestabilus ir negali būti patikima apsauga. Be to, troposferos ozono kiekio padidėjimas prisidėjo prie šiltnamio efekto atmosferoje augimo, kuris (pagal plačiausiai pripažintus mokslinius vertinimus) sudaro apie 25 % CO 2 indėlio.

Dauguma troposferos ozono susidaro, kai azoto oksidai (NOx), anglies monoksidas (CO) ir lakieji organiniai junginiai chemiškai reaguoja esant saulės šviesai. Transportas, pramoninės emisijos ir kai kurie cheminiai tirpikliai yra pagrindiniai šių medžiagų šaltiniai atmosferoje. Metanas, kurio koncentracija atmosferoje per pastarąjį šimtmetį labai padidėjo, taip pat prisideda prie ozono susidarymo. Troposferos ozono gyvavimo trukmė yra maždaug 22 dienos, o pagrindiniai pašalinimo mechanizmai yra dirvožemio surišimas, skaidymas ultravioletiniais spinduliais ir reakcijos su OH ir HO 2 radikalais.

Troposferos ozono koncentracijos yra labai įvairios ir netolygiai pasiskirsto geografiškai. JAV ir Europoje veikia troposferos ozono stebėjimo sistema, pagrįsta palydovais ir žemės stebėjimu. Kadangi ozonui susidaryti reikalinga saulės šviesa, didelis ozono lygis paprastai būna karštu ir saulėtu oru. Dabartinė vidutinė troposferos ozono koncentracija Europoje yra tris kartus didesnė nei priešindustrinėje eroje.

Ozono koncentracijos padidėjimas šalia paviršiaus stipriai neigiamai veikia augaliją, pažeidžia lapus ir slopina jų fotosintezės potencialą. Dėl istorinės pažemio ozono koncentracijos padidėjimo žemės paviršiaus gebėjimas absorbuoti CO 2 tikriausiai buvo slopinamas, todėl XX amžiuje CO 2 augimo greitis padidėjo. Mokslininkai (Sitch ir kt., 2007) mano, kad šis netiesioginis klimato veiksnys beveik dvigubai padidino pažemio ozono koncentracijų indėlį į klimato kaitą. Ozono taršos mažinimas žemutinėje troposferoje galėtų kompensuoti 1–2 dešimtmečius CO 2 emisiją santykinai mažomis ekonominėmis sąnaudomis (Wallack ir Ramanathan, 2009).

Azoto oksidas

Azoto oksido šiltnamio efektas yra 298 kartus didesnis nei anglies dioksido.

Freonai

Freonų šiltnamio efektas yra 1300-8500 kartų didesnis nei anglies dioksido. Pagrindinis freono šaltinis yra šaldymo įrenginiai ir aerozoliai.

taip pat žr

Kioto protokolas (CO 2 , CH 4 , HFC, PFC, N 2 O, SF 6)

Pastabos

Nuorodos

„Point Carbon“ yra analitinė įmonė, kurios specializacija yra nepriklausomų įvertinimų, prognozių ir informacijos apie šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos prekybą teikimas.
„G&S – atmosfera“ automatinė oro kokybės stebėjimo sistema

Klimatas, klimatologija

Klimato pasikeitimas

Paleoklimatologija El Niño Geocheminis anglies ciklas Proterozojaus ledynas, ledynmetis, mažasis ledynmetis terminis maksimumas (vėlyvojo paleoceno terminis maksimumas, paskutinis ledyninis maksimumas) ledynai šilumos ciklas

Visuotinis atšilimas

Miškų naikinimo veiksmai dėl klimato kaitos Pasaulinis klimato modelis Pasaulinis vėsinimas Pasaulinis aušinimas Ozono skylės šiltnamio efektas Anglies dioksidas Šiltnamio efektą sukeliančių dujų Tarpvyriausybinė klimato kaitos komisija Jungtinių Tautų bendroji klimato kaitos konvencija (Kioto protokolas) Naftos, atsinaujinančios energijos, temperatūros smailės tendencijos jūros lygio kilimas Copensha

Wikimedia fondas. 2010 m.

Šiltnamio efektą mūsų planetos atmosferoje sukelia tai, kad infraraudonųjų spindulių spektro diapazone esantis energijos srautas, kylantis nuo Žemės paviršiaus, yra sugeriamas atmosferos dujų molekulių ir spinduliuojamas atgal įvairiomis kryptimis, dėl to pusė šiltnamio efektą sukeliančių dujų molekulių sugertos energijos grįžta atgal į Žemės paviršių, todėl ji sušyla. Pažymėtina, kad šiltnamio efektas yra natūralus atmosferos reiškinys (5 pav.). Jei Žemėje iš viso nebūtų šiltnamio efekto, tai vidutinė temperatūra mūsų planetoje būtų apie -21 °C, taigi, šiltnamio efektą sukeliančių dujų dėka, + 14 °C. Todėl grynai teoriškai žmogaus veikla, susijusi su šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimu į Žemės atmosferą, turėtų lemti tolesnį planetos šildymą. Pagrindinės šiltnamio efektą sukeliančios dujos pagal numatomą poveikį Žemės šilumos balansui yra vandens garai (36-70%), anglies dioksidas (9-26%), metanas (4-9%), halogeniniai angliavandeniai, azoto oksidas.

Ryžiai.

Anglimi kūrenamos elektrinės, gamyklų kaminai, automobilių dūmai ir kiti žmogaus sukeltos taršos šaltiniai kartu per metus išmeta apie 22 milijardus tonų anglies dvideginio ir kitų šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Gyvulininkystė, trąšų naudojimas, anglies deginimas ir kiti šaltiniai per metus pagamina apie 250 mln. tonų metano. Maždaug pusė visų žmonijos išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų lieka atmosferoje. Maždaug tris ketvirtadalius visų antropogeninių šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijų per pastaruosius 20 metų sukėlė naftos, gamtinių dujų ir anglies naudojimas (6 pav.). Didžiąją dalį likusios dalies lemia kraštovaizdžio pokyčiai, pirmiausia miškų naikinimas.

Ryžiai.

vandens garaišiandien yra svarbiausios šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Tačiau vandens garai taip pat dalyvauja daugelyje kitų procesų, todėl jų vaidmuo skirtingomis sąlygomis toli gražu nėra vienareikšmis.

Visų pirma, garuojant nuo Žemės paviršiaus ir toliau kondensuojantis atmosferoje, iki 40% visos į atmosferą patenkančios šilumos dėl konvekcijos pereina į apatinius atmosferos sluoksnius (troposferą). Taigi vandens garai garuodami šiek tiek sumažina paviršiaus temperatūrą. Bet šiluma, išsiskirianti dėl kondensacijos atmosferoje, naudojama jai sušildyti, o vėliau – pačiam Žemės paviršiui.

Bet po vandens garų kondensacijos susidaro vandens lašeliai arba ledo kristalai, kurie intensyviai dalyvauja saulės spindulių sklaidoje, atspindėdami dalį saulės energijos atgal į kosmosą. Debesys, kurie yra tik šių lašelių ir kristalų sankaupos, padidina saulės energijos (albedo) dalį, kurią pati atmosfera atspindi atgal į kosmosą (ir tolesni krituliai iš debesų gali iškristi sniego pavidalu, padidindami paviršiaus albedo kiekį).

Tačiau vandens garai, net kondensuoti į lašelius ir kristalus, infraraudonojoje spektro srityje vis dar turi galingas sugerties juostas, o tai reiškia, kad tų pačių debesų vaidmuo toli gražu nėra vienareikšmis. Šis dvilypumas ypač pastebimas sekančiais ekstremaliais atvejais – kai saulėtu vasaros oru dangų dengia debesys, temperatūra paviršiuje sumažėja, o jei tas pats nutinka žiemos naktį, tai atvirkščiai – pakyla. Debesų padėtis taip pat turi įtakos galutiniam rezultatui – mažame aukštyje galingi debesys atspindi daug saulės energijos, o balansas šiuo atveju gali būti palankus antišiltnamio efektui, tačiau dideliame aukštyje išretėję plunksniniai debesys leidžia. gana daug saulės energijos žemyn, bet net ir išretėję debesys yra beveik neįveikiama infraraudonųjų spindulių kliūtis ir, o čia jau galima kalbėti apie šiltnamio efekto vyravimą.

Dar viena vandens garų savybė – drėgna atmosfera tam tikru mastu prisideda prie kitų šiltnamio efektą sukeliančių dujų – anglies dioksido – surišimo ir lietaus pernešimo į Žemės paviršių, kur gali būti panaudotas karbonatams ir iškastiniam kurui formuotis. tolesnių procesų rezultatas.

Žmogaus veikla turi labai mažai tiesioginės įtakos vandens garų kiekiui atmosferoje - tik dėl padidėjusį drėkinamos žemės plotą, pelkių ploto pokyčius ir energijos darbą, kuris yra nereikšmingas. garavimo iš viso Žemės vandens paviršiaus ir vulkaninės veiklos fonas. Dėl šios priežasties, svarstant šiltnamio efekto problemą, gana dažnai tam skiriama mažai dėmesio.

Tačiau netiesioginis poveikis vandens garų kiekiui gali būti labai didelis dėl grįžtamojo ryšio tarp atmosferos vandens garų kiekio ir kitų šiltnamio efektą sukeliančių dujų sukeliamo atšilimo, kurį dabar apsvarstysime.

Yra žinoma, kad kylant temperatūrai didėja ir vandens garų išgaravimas, o kas 10 °C galimas vandens garų kiekis ore padidėja beveik dvigubai. Pavyzdžiui, esant 0 °C, sočiųjų garų slėgis yra apie 6 mb, esant +10 °C - 12 mb, o esant +20 °C - 23 mb.

Matyti, kad vandens garų kiekis stipriai priklauso nuo temperatūros, o jį dėl kokių nors priežasčių sumažinus, pirma, sumažėja pačių vandens garų šiltnamio efektas (dėl sumažėjusio kiekio), antra, susidaro vandens garų kondensacija. , o tai, žinoma, labai pristabdo temperatūros mažėjimą dėl kondensacinės šilumos išsiskyrimo, tačiau po kondensacijos didėja saulės energijos atspindys, tiek pačios atmosferos (išsisklaidymas ant lašelių ir ledo kristalų), tiek paviršiaus ( sninga), o tai dar labiau sumažina temperatūrą.

Kylant temperatūrai, atmosferoje didėja vandens garų kiekis, didėja jo šiltnamio efektas, o tai sustiprina pradinį temperatūros padidėjimą. Iš principo auga ir debesuotumas (daugiau vandens garų patenka į sąlyginai šaltus regionus), tačiau jis itin silpnas – pasak I. Mokhovo, apie 0,4% vienam atšilimo laipsniui, o tai negali labai paveikti saulės energijos atspindžio augimo.

Anglies dvideginis- antras pagal dydį šiltnamio efektą sukeliantis veiksnys šiandien, neužšąla nukritus temperatūrai ir toliau sukuria šiltnamio efektą net esant žemiausiai temperatūrai, kokia įmanoma antžeminėmis sąlygomis. Tikriausiai dėl vulkaninės veiklos atmosferoje palaipsniui besikaupiančio anglies dioksido Žemė sugebėjo išeiti iš galingiausių ledynų būsenos (kai net pusiaują dengė galingas ledo sluoksnis), jis pateko į proterozojaus pradžią ir pabaigą.

Anglies dioksidas dalyvauja galingame anglies cikle litosferos-hidrosferos-atmosferos sistemoje, o žemės klimato kaita pirmiausia siejama su jo patekimo į atmosferą ir pašalinimo iš jos pusiausvyros pasikeitimu.

Dėl santykinai didelio anglies dioksido tirpumo vandenyje anglies dioksido kiekis hidrosferoje (pirmiausia vandenynuose) dabar yra 4x104 Gt (gigatonos) anglies (nuo šiol pateikiami duomenys apie CO2 anglies kiekiu), įskaitant giluminius. sluoksniai (Putvinsky, 1998). Šiuo metu atmosferoje yra apie 7,5x102 Gt anglies (Alekseev ir kt., 1999). CO2 kiekis atmosferoje toli gražu ne visada buvo mažas – pavyzdžiui, Archeane (prieš 3,5 milijardo metų) atmosferą sudarė beveik 85–90% anglies dioksido, esant žymiai aukštesniam slėgiui ir temperatūrai (Sorokhtinas, Ušakovas). , 1997). Tačiau didelių vandens masių srautas į Žemės paviršių dėl vidaus degazavimo, taip pat gyvybės atsiradimas užtikrino beveik visos atmosferos ir nemažos dalies vandenyje ištirpusio anglies dioksido surišimą. karbonatų (litosferoje sukaupta apie 5,5x107 Gt anglies (IPCC ataskaita, 2000)). Taip pat gyvi organizmai anglies dioksidą pradėjo paversti įvairiomis degiųjų mineralų formomis. Be to, dalis anglies dvideginio buvo sekvestruota dėl susikaupusios biomasės, kurios bendrosios anglies atsargos prilygsta atmosferos, o atsižvelgiant į dirvožemį, viršija kelis kartus.

Tačiau pirmiausia mus domina srautai, kurie užtikrina anglies dvideginio patekimą į atmosferą ir pašalina jį iš jos. Dabar litosfera suteikia labai mažą anglies dioksido srautą, patenkantį į atmosferą pirmiausia dėl vulkaninės veiklos – apie 0,1 Gt anglies per metus (Putvinsky, 1998). Žymiai didesni srautai stebimi sisteminėse vandenyno (kartu su ten gyvenančiais organizmais) – atmosferoje, o sausumos biotoje – atmosferoje. Iš atmosferos į vandenyną kasmet patenka apie 92 Gt anglies, o atgal į atmosferą grįžta 90 Gt (Putvinsky, 1998). Taigi kasmet vandenynas iš atmosferos papildomai pašalina apie 2 Gt anglies. Tuo pačiu metu apie 100 Gt anglies per metus patenka į atmosferą, vykstant sausumos mirusių gyvų būtybių kvėpavimo ir irimo procesams. Fotosintezės procesuose sausumos augmenija taip pat pašalina iš atmosferos apie 100 Gt anglies (Putvinsky, 1998). Kaip matome, anglies patekimo ir išmetimo iš atmosferos mechanizmas yra gana subalansuotas, užtikrinantis maždaug vienodus srautus. Šiuolaikinio žmogaus gyvenimas į šį mechanizmą įtraukia vis didėjantį papildomą anglies srautą į atmosferą dėl iškastinio kuro (naftos, dujų, anglies ir kt.) deginimo – remiantis duomenimis, pavyzdžiui, už 1989–1999 m. vidutiniškai apie 6,3 Gt per metus. Taip pat anglies srautas į atmosferą didėja dėl miškų kirtimo ir dalinio miškų deginimo – iki 1,7 Gt per metus (IPCC ataskaita, 2000), o biomasės, prisidedančios prie CO2 sugėrimo, padidėjimas yra tik apie 0,2 Gt per metus. vietoj beveik 2 Gt per metus. Net ir įvertinus galimybę vandenynu sugerti apie 2 Gt papildomos anglies, vis tiek išlieka gana nemažas papildomas srautas (šiuo metu apie 6 Gt per metus), kuris padidina anglies dvideginio kiekį atmosferoje. Be to, artimiausiu metu gali sumažėti vandenyno anglies dvideginio absorbcija, galimas netgi atvirkštinis procesas – anglies dvideginio išsiskyrimas iš vandenynų. Taip yra dėl anglies dvideginio tirpumo mažėjimo kylant vandens temperatūrai – pavyzdžiui, vandens temperatūrai pakilus tik nuo 5 iki 10 °C, anglies dioksido tirpumo koeficientas jame sumažėja nuo maždaug 1,4 iki 1,2.

Taigi ūkinės veiklos sukeltas anglies dvideginio srautas į atmosferą nėra didelis, palyginti su kai kuriais natūraliais srautais, tačiau jo nekompensavimas sąlygoja laipsnišką CO2 kaupimąsi atmosferoje, o tai griauna CO2 įtekėjimo ir ištekėjimo pusiausvyrą, kuri yra susiformavo per milijardus metų vykstant Žemės ir gyvybės evoliucijai joje.

Daugybė geologinės ir istorinės praeities faktų liudija ryšį tarp klimato kaitos ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekio svyravimų. Laikotarpiu nuo 4 iki 3,5 milijardo metų Saulės ryškumas buvo maždaug 30% mažesnis nei dabar. Tačiau net ir po jaunos, „blyškios“ Saulės spinduliais Žemėje vystėsi gyvybė ir susidarė nuosėdinės uolienos: bent dalyje žemės paviršiaus temperatūra buvo aukštesnė už vandens užšalimo tašką. Kai kurie mokslininkai teigia, kad tuo metu Žemės atmosferoje buvo 1000 kartų didesnė ašis anglies dvideginis nei dabar, ir tai kompensavo saulės energijos trūkumą, nes atmosferoje liko daugiau Žemės skleidžiamos šilumos. Stiprėjantis šiltnamio efektas gali tapti viena iš išskirtinai šilto klimato priežasčių vėliau – mezozojaus epochoje (dinozaurų eroje). Remiantis iškastinių liekanų analize Žemėje tuo metu buvo 10-15 laipsnių šilčiau nei dabar. Pažymėtina, kad tada, prieš 100 milijonų metų ir anksčiau, žemynai užėmė kitokią padėtį nei mūsų laikais, o vandenyno cirkuliacija taip pat buvo kitokia, todėl šilumos perdavimas iš tropikų į poliarinius regionus galėjo būti didesnis. Tačiau Erico J. Barrono, dabar studijuojančio Pensilvanijos universitete, ir kitų skaičiavimai rodo, kad ne daugiau kaip pusė mezozojaus atšilimo gali būti susiję su paleokontinentine geografija. Likusi atšilimo dalis lengvai paaiškinama anglies dioksido padidėjimu. Šią prielaidą pirmieji iškėlė sovietų mokslininkai A. B. Ronovas iš Valstybinio hidrologijos instituto ir M. I. Budyko iš Pagrindinės geofizinės observatorijos. Šį siūlymą patvirtinančius skaičiavimus atliko Ericas Barronas, Starley L. Thompsonas iš Nacionalinio atmosferos tyrimų centro (NCAR). Iš geocheminio modelio, kurį sukūrė Robertas A. Berneris ir Antonio C. Lazaga iš Jeilio universiteto ir velionis Robertas. Laukai Teksase po kurį laiką trukusios sausros 1983 metais virto dykuma. Tokį vaizdą, remiantis kompiuteriniais modelių skaičiavimais, galima pastebėti daug kur, jei dėl globalinio atšilimo centriniuose regionuose sumažės dirvožemio drėgmė. žemynuose, kur sutelkta grūdų gamyba.

M. Garrelsas iš Pietų Floridos universiteto, iš to išplaukia, kad anglies dioksidas gali išsiskirti itin stiprios vulkaninės veiklos metu vidurio vandenyno kalnagūbriuose, kur kylanti magma suformuoja naują vandenyno dugną. Tiesioginius ryšius tarp atmosferos šiltnamio efektą sukeliančių dujų ir klimato ledynmečių metu galima „išgauti“ iš oro burbuliukų, įsiterpusių į Antarkties ledyną, kuris senovėje susiformavo sutankinant krintantį sniegą. Claude'o Lauriu vadovaujama mokslininkų komanda iš Grenoblio Glaciologijos ir geofizikos laboratorijos tyrinėjo 2000 m ilgio ledo koloną (atitinka 160 tūkstančių metų laikotarpį), kurią Antarktidoje Vostok stotyje gavo sovietų tyrinėtojai. Laboratorinė šioje ledo kolonoje esančių dujų analizė parodė, kad senovėje atmosferoje anglies dvideginio ir metano koncentracijos keitėsi kartu, o dar svarbiau – „laiku“ keičiantis vidutinei vietinei temperatūrai (tai nustatyta pagal 2000 m. vandenilio izotopų koncentracijos vandens molekulėse). Paskutiniuoju tarpledynmečiu, kuris jau truko 10 tūkstančių metų, o prieš jį esančiame tarpledynmečiu (prieš 130 tūkst. metų) taip pat trukusį 10 tūkstančių metų, vidutinė temperatūra šiame regione buvo 10 °C aukštesnė nei ledynų metu. (Apskritai žemėje nurodytais laikotarpiais buvo 5°C šilčiau.) Tais pačiais laikotarpiais atmosferoje buvo 25% daugiau anglies dvideginio ir 100 070 metano daugiau nei ledynų metu. Neaišku, ar šiltnamio efektą sukeliančių dujų kaita buvo priežastis, o pasekmė – klimato kaita, ar atvirkščiai. Greičiausiai apledėjimų priežastis buvo Žemės orbitos pokyčiai ir ypatinga ledynų veržimosi ir atsitraukimo dinamika; tačiau šiuos klimato svyravimus galėjo sustiprinti biotos pokyčiai ir vandenynų cirkuliacijos svyravimai, kurie turi įtakos šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekiui atmosferoje. Yra dar išsamesnių duomenų apie šiltnamio efektą sukeliančių dujų svyravimus ir klimato kaitą per pastaruosius 100 metų, per kuriuos anglies dvideginio kiekis dar padidėjo 25%, o metano - 100%. Vidutinės pasaulinės temperatūros „rekordus“ per pastaruosius 100 metų tyrė dvi tyrėjų komandos, vadovaujamos Jameso E. Hanseno iš Nacionalinės aeronautikos ir kosmoso administracijos Goddardo kosmoso tyrimų instituto ir TML Wigley iš Rytų Europos universiteto Klimato skyriaus. Anglija.

Šilumos sulaikymas atmosferoje yra pagrindinis Žemės energijos balanso komponentas (8 pav.). Maždaug 30% iš Saulės gaunamos energijos atsispindi (kairėje) arba nuo debesų, arba nuo dalelių, arba nuo Žemės paviršiaus; likusieji 70% absorbuojami. Sugertą energiją infraraudonųjų spindulių diapazone vėl išspinduliuoja planetos paviršius.

Ryžiai.

Šie mokslininkai naudojo matavimus iš meteorologinių stočių, išsibarsčiusių visuose žemynuose (Klimato skyriaus komanda į analizę taip pat įtraukė matavimus jūroje). Tuo pačiu metu dviejose grupėse buvo pritaikyti skirtingi stebėjimų analizės ir „iškraipų“ įvertinimo metodai, susiję, pavyzdžiui, su tuo, kad kai kurios meteorologinės stotys „persikėlė“ į kitą vietą per šimtą metų, o kai kurios išsidėstė. miestuose pateikė duomenis „užterštos“ » pramonės įmonių pagamintos ar per dieną sukauptos šilumos įtaka pastatuose ir dangose. Paskutinis efektas, vedantis į „šilumos salų“ atsiradimą, labai pastebimas išsivysčiusiose šalyse, pavyzdžiui, JAV. Tačiau net jei JAV apskaičiuota pataisa (ją gavo Thomas R. Karl iš Nacionalinio klimato duomenų centro Ešvilyje, Šiaurės Karolinoje ir PD Jonesas iš Rytų Anglijos universiteto) būtų taikoma visiems duomenims visame pasaulyje. , abiejuose įrašuose išliks "<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.

Anglies mainai tarp atmosferos ir įvairių Žemėje esančių „rezervuarų“ (9 pav.). Kiekvienas skaičius milijardais tonų nurodo anglies kiekį (dioksido pavidalu) per metus arba saugomą rezervuare. Šiuose gamtos ciklus, kurių vienas „užsidaro“ prie sausumos, o kitas – prie vandenyno, iš atmosferos pasišalina tik tiek anglies dvideginio, kiek jis patenka į ją, tačiau žmogaus veikla – miškų naikinimas ir iškastinio kuro deginimas – lemia tai, kad anglies kiekis atmosferoje kasmet padidėja 3 milijardais tonų. Duomenys paimti iš Berto Bolino iš Stokholmo universiteto

9 pav

Tarkime, kad turime pagrįstą prognozę, kaip keisis anglies dvideginio išmetimas. Kokie pokyčiai įvyks šiuo atveju dėl šių dujų koncentracijos atmosferoje? Atmosferos anglies dioksidą „vartoja“ augalai, taip pat vandenynas, kur jis naudojamas cheminiams ir biologiniams procesams. Keičiantis atmosferos anglies dioksido koncentracijai, greičiausiai keisis ir šių dujų „sunaudojimo“ greitis. Kitaip tariant, procesai, sukeliantys atmosferos anglies dioksido kiekio pokyčius, turi apimti grįžtamąjį ryšį. Anglies dioksidas yra augalų fotosintezės „žaliava“, todėl jo sunaudojimas augalams greičiausiai padidės jam kaupiantis atmosferoje, o tai sulėtins kaupimąsi. Panašiai, kadangi anglies dioksido kiekis paviršiniuose vandenyno vandenyse yra apytiksliai subalansuotas su jo kiekiu atmosferoje, padidėjus anglies dioksido absorbcijai vandenyno vandenyje sulėtės jo kaupimasis atmosferoje. Tačiau gali atsitikti taip, kad atmosferoje susikaupęs anglies dioksidas ir kitos šiltnamio efektą sukeliančios dujos sukels teigiamo grįžtamojo ryšio mechanizmus, kurie sustiprins klimato poveikį. Pavyzdžiui, dėl sparčios klimato kaitos gali išnykti dalis miškų ir kitų ekosistemų, o tai susilpnintų biosferos gebėjimą absorbuoti anglies dvideginį. Be to, atšilus gali greitai išsiskirti anglis, esanti dirvožemyje kaip negyvos organinės medžiagos dalis. Šios anglies, dvigubai daugiau nei atmosferoje, dirvožemio bakterijos nuolat paverčia anglies dioksidu ir metanu. Šiltesni orai gali paspartinti jų „darbą“, o tai paspartins anglies dvideginio (iš sausų dirvožemių) ir metano (iš ryžių laukų užimamų plotų, iš sąvartynų ir pelkių) išsiskyrimą. Nemažai metano taip pat sukaupta nuosėdose kontinentiniame šelfe ir po amžinojo įšalo sluoksniu Arktyje klatratų – molekulinių gardelių, susidedančių iš metano ir vandens molekulių pavidalu. metano.Nepaisant šių neaiškumų, daugelis tyrinėtojų mano, kad anglies dioksido absorbcija augalams ir vandenynui sulėtins šių dujų kaupimąsi atmosferoje – bent jau per ateinančius 50–100 metų. į atmosferą išliks apie pusė ten. Iš to išplaukia, kad maždaug 2030–2080 m. anglies dioksido koncentracija padvigubės, palyginti su 1900 m. (iki 600 ppm). Tačiau tikėtina, kad kitos šiltnamio efektą sukeliančios dujos atmosferoje kaupsis greičiau.

Pagrindine poveikio klimatui priežastimi laikomas šiltnamio efektą sukeliančių dujų dalies atmosferoje padidėjimas, dėl kurio pakyla temperatūra, vėliau tirpsta ledynai ir pakils vandenynų lygis, o tai sukels dramatišką pasaulinio klimato kaita. Per 130 metų, nuo 1860 iki 1990 m., vidutinė pasaulinė atmosferos temperatūra pakilo 1 °C ir ši tendencija tęsiasi iki šiol

Pirmą kartą šiltnamio efekto idėją išsakė J. B. Furjė 1827 m. Anot jo, atmosfera yra tarsi permatomas stiklo apvalkalas, leidžiantis saulės šviesai prasiskverbti į žemės paviršių, tačiau uždelsdamas latentinę jo spinduliuotę. Žemė.

Esmė šiltnamio efektas yra tokia: šiltnamio efektą sukeliančios dujos veikia kaip stiklas, todėl šiluma koncentruojasi po jų sukuriamu apvalkalu aplink žemę. Šviesos energija, prasiskverbianti per atmosferą, sugeriama mūsų planetos paviršiuje, virsta šilumine energija ir išsiskiria šilumos pavidalu. Šiluma, kaip žinia, skirtingai nei šviesa, neišeina pro stiklą, o kaupiasi šiltnamio viduje, žymiai pakeldama oro temperatūrą ir padidindama garavimą. Pagrindinis saulės ir žemės paviršiaus šiluminės spinduliuotės sugėriklis yra vanduo, kuris yra garų ir debesų pavidalu. Mažiau nei 7% žemės paviršiaus skleidžiamos spinduliuotės praeina pro „skaidrumo langus“, tačiau šie langai gerokai sumažėja dėl atmosferoje esančių šiltnamio efektą sukeliančių dujų molekulių.

Šiltnamio dujos

Metanas. Pasaulinis atšilimas yra 12% dėl metano (CH 4). Jis susidaro anaerobinio bakterijų irimo procese pelkėse, ryžių laukuose ir sąvartynuose, karvių ir avių skrandžiuose bei termitų žarnyne, nuotėkiuose iš dujų gręžinių, dujotiekių, krosnių, krosnių. Per pastaruosius dešimtmečius metano kiekis išaugo dėl didėjančio ryžių užimamo ploto, taip pat dėl didelių gyvulininkystės ūkių kūrimo. Metanas troposferoje išsilaiko apie 11 metų. Kiekviena CH 4 molekulė prisideda prie šiltnamio efekto 25 kartus daugiau nei CO 2 molekulė. Metano emisija padidėja 1% per metus.

Azoto oksidas. Visuotinis atšilimas yra 6 % dėl azoto oksido (N 2 O). Jis išsiskiria irstant azotinėms trąšoms dirvose, iš gyvulininkystės ūkių nuotekų, deginant biomasę. Troposferoje išsilaiko vidutiniškai 150 metų. Kiekviena molekulė N 2 O prisideda prie visuotinio atšilimo 230 kartų efektyviau nei CO 2 molekulė. Emisijos kasmet didėja 0,2 proc.

Dėl atšilimo mūsų planetos likime gali nutikti kažkas nepataisoma: pradės tirpti Grenlandijos, Arkties vandenyno, Pietų ašigalio ledynai, galiausiai – kalnų ledynai; žymiai pakils Pasaulio vandenyno lygis (1,5-2 m ir daugiau). Vidutinė Antarktidos temperatūra pakils 5 o C, to pakaks, kad ištirptų visa ledo kepurė. Pasaulio vandenyno lygis visur pakils 4,5-8 m ir daug pakrančių rajonų bus užlieti (Šanchajus, Kairas, Venecija, Bankokas, Indijoje bus užlieti dideli derlingų žemumų plotai), milijonai žmonių bus priversti migruoti gilyn į žemynus, į kalnuotus regionus; vandenyno įtaka žemei padidės dėl stiprėjančių audrų, potvynių ir atoslūgių. Temperatūrų išlyginimas ties pusiauju ir ašigaliais lems esamos atmosferos cirkuliacijos sutrikimą, kritulių režimo pasikeitimą (žemės ūkio srityse menki krituliai), sumažės grūdų, mėsos ir kitų maisto produktų gamyba. Šių teritorijų drėkinimo vilčių mažai, nes ir šiandien požeminio vandens lygis pastebimai sumažėjęs, o iki amžiaus vidurio jų atsargos bus praktiškai išnaudotos. Jau pradeda reikštis „šiltnamio efekto“ įtaka regiono klimatui: ilgalaikės sausros Pietų Afrikoje (5 metai), Šiaurės Amerikoje (6 metai), šiltos žiemos ir kt.

Anglies dvideginis. Intensyvus miškų kirtimas, kuro deginimas, šiukšlės labai pastebimai pažeidžia esamą anglies dvideginio balansą atmosferoje. Kiekvienas kuro anglies atomas degimo metu prideda du deguonies atomus, kad susidarytų anglies dioksidas, todėl anglies dvideginio masė didėja, palyginti su sudeginto kuro mase (1 kg kuro → 3 kg CO 2). Šiuo metu šios dujos yra atsakingos už 57% intensyvaus atšilimo. CO2 emisija kasmet didėja 4 proc.

Fluorochloro angliavandeniliai(PHC arba CFC). CFC kiekis atmosferoje yra mažas, lyginant su CO 2, tačiau jie turi gana didelę šiluminę talpą: jie sugeria šilumą daug intensyviau (50 kartų daugiau) nei anglies dioksidas. Šios dujos sukelia 25% pasaulinio atšilimo. Pagrindiniai šaltiniai yra oro kondicionierių nuotėkis, garavimas iš aerozolių balionėlių. CFC gali išlikti atmosferoje 22–111 metų, priklausomai nuo jų tipo. CFC emisija kasmet didėja 5 proc.

Komercinė fluorchlorangliavandenilių, dažnai vadinamų freonais, gamyba prasidėjo XX amžiaus ketvirtojo dešimtmečio viduryje. Daugiausia freono-11 (СFС1 3) ir freono-12 (СF 2 С1 2) buvo panaudota kaip pučiamosios medžiagos gaminant akytas polimerines medžiagas, užpildus aerozolių pakuotėse, taip pat šaltnešius šaldytuvuose ir oro kondicionieriuose. Kai kurie CFC buvo naudojami kaip riebalų šalinimo priemonės: Freonas-113 (C 2 F 3 C1 3) ir Freonas-114 (C 2 F 4 C1 2). Vėliau minėtus freonus dėl didelio chloro kiekio pakeitė CHC1P 2, kuris mažiau ardo ozoną, tačiau labiau sugeria IR spindulius ir ypač aktyviai veikia šiltnamio efektą jo buvimo metu. troposfera.

Kas yra freonas

1931 m., kai buvo susintetintas žmogaus organizmui nekenksmingas šaltnešis freonas. Vėliau buvo susintetinta daugiau nei keturios dešimtys skirtingų freonų, kurie skiriasi vienas nuo kito kokybe ir cheminiu ratu.Pigiausi ir efektyviausi buvo R-11, R-12, kurie ilgą laiką tiko visiems. Per pastaruosius 15 metų jie nukrito iš palankumo dėl savo ozono sluoksnį ardančių savybių. Visų freonų pagrindą sudaro dvi dujos - metanas CH 4 ir etanas - CH 3 -CH 3. Šaldymo technologijoje metanas yra R-50, etanas - R-70. Visi kiti freonai gaunami iš metano ir etano, pakeičiant vandenilio atomus chloro ir fluoro atomais. Pavyzdžiui, R-22 gaunamas iš metano, vieną vandenilio atomą pakeičiant chloru ir du fluoru. Šio freono cheminė formulė yra CHF 2 Cl. Šaldymo agentų fizinės savybės priklauso nuo trijų komponentų – chloro, fluoro ir vandenilio – kiekio. Taigi, mažėjant vandenilio atomų skaičiui, mažėja šaltnešių degumas ir didėja stabilumas. Jie gali ilgą laiką egzistuoti atmosferoje, nesuirdami į dalis ir nekenkdami aplinkai. Didėjant chloro atomų skaičiui, didėja šaltnešių toksiškumas ir jų gebėjimas ardyti ozono sluoksnį. Žala, kuri pastebima leidėjams, tampa istorinio santūrumo junginiu, kuris gaunamas 0 pastraipa stebint aplinkinius (R-134a) ir DE 13 (R-10, R). -110). Tuo pačiu metu freono R-12 ozono sluoksnį ardantis potencialas iki paskutinio laiko, labiausiai paplitęs visoje erdvėje, buvo paimtas kaip dalis. Laiko užduoties savybėje R-12 pasirinktas freonas R-22, kurio ozono sluoksnį ardantis potencialas yra 0,05. 1987 m. buvo priimtas Monrealio protokolas, siekiant apriboti ozono sluoksnį ardančių medžiagų naudojimą. Visų pirma, pagal šį aktą kaltininkai bus priversti atsisakyti freono R-22, kuriame šiandien veikia 90% visų oro kondicionierių, naudojimo. Daugumoje Europos šalių oro kondicionierių prekyba šiuo freonu bus nutraukta jau 2002-2004 metais. Ir daugelis precedento neturinčių modelių jau tiekiami į Europą tik su ozonui saugiais šaltnešiais - R-407C ir R-410A.

Jei „šiltnamio efektą sukeliančių dujų“ kaupimasis atmosferoje nebus nutrauktas, tai antroje šio amžiaus pusėje jų koncentracija padidės maždaug du kartus, o tai lems (pagal kompiuterinius modelius) klimato atšilimą skirtinguose regionuose vidutiniškai. 1,5 - 4,5 ° С: šaltose vietose iki 10 o C, o tropinėse - tik 1 - 2 o C.

Dėl atšilimo mūsų planetos likime gali nutikti kažkas nepataisoma: pradės tirpti Grenlandijos, Arkties vandenyno, Pietų ašigalio ledynai, galiausiai – kalnų ledynai; žymiai pakils Pasaulio vandenyno lygis (1,5-2 m ir daugiau). Antarktidos vidutinė temperatūra pakils 5 "C, to užtenka, kad ištirptų visa ledo kepurė. Pasaulio vandenyno lygis visur pakils 4,5-8 m ir daugelis pakrančių rajonų bus užlieti (Šanchajus, Kairas, Venecija, Bankokas, bus užlieti dideli derlingų žemumų plotai). Indijoje) milijonai žmonių bus priversti migruoti gilyn į žemynus, į kalnuotas vietoves; vandenyno įtaka sausumoje padidės dėl didėjančių audrų, potvynių ir potvynių, atoslūgiai.Temperatūros išlyginimas ties pusiauju ir ašigaliais sukels esamos atmosferos cirkuliacijos pažeidimą, pasikeis kritulių režimas (žemės ūkio srityse prasti krituliai), sumažės grūdų, mėsos ir kitų maisto produktų gamyba. produktų.Šių teritorijų drėkinimui vilčių mažai, nes šiandien požeminio vandens lygis pastebimai sumažėjęs, o iki amžiaus vidurio jų atsargos bus praktiškai išnaudotos.jau pradeda reikštis: ilgos sausros Pietų Afrikoje (5 m. ), Severnas oi Amerika (6 metai), šiltos žiemos ir t.t.

Visuotinai atšilus, žiemos bus šaltesnės nei anksčiau, o vasaros – karštesnės. Be to, sausros, potvyniai, uraganai, tornadai ir kitos oro ir klimato anomalijos taps dažnesnės ir sunkesnės. Atšilimą lydės bioproduktyvumo mažėjimas, kenkėjų ir ligų plitimas.