Gaze cu efect de seră. Cum să reducem emisiile de gaze cu efect de seră. Activitățile umane și emisiile de gaze cu efect de seră

Un gaz cu efect de seră este un gaz transparent, ceea ce îl face invizibil și are un grad ridicat de absorbție în infraroșu. Eliberarea unor astfel de substanțe în mediu provoacă efectul de seră.

De unde provin gazele cu efect de seră?

Gazele cu efect de seră sunt prezente în atmosfera tuturor planetelor din sistemul solar. O concentrație mare a acestor substanțe determină apariția fenomenului cu același nume. Este vorba despre efectul de seră. În primul rând, să vorbim despre partea sa pozitivă. Datorită acestui fenomen, temperatura optimă este menținută pe Pământ pentru apariția și menținerea diferitelor forme de viață. Cu toate acestea, atunci când concentrația de gaze cu efect de seră este prea mare, putem vorbi despre o problemă gravă de mediu.

Gazele cu efect de seră au fost inițial cauzate de procese naturale. Deci, primele dintre ele s-au format ca urmare a încălzirii Pământului de către razele soarelui. Astfel, o parte din energia termică nu a intrat în spațiul cosmic, ci a fost reflectată de gaze. Rezultatul a fost un efect de încălzire similar cu cel care apare în sere.

În acel moment, când clima Pământului tocmai se forma, o proporție semnificativă de gaze cu efect de seră erau produse de vulcani. În acel moment, vaporii de apă și dioxidul de carbon în cantități mari intrau în atmosferă și s-au concentrat în ea. Apoi efectul de seră a fost atât de puternic încât oceanele au fiert literalmente. Și numai odată cu apariția biosferei verzi (plantele) pe planetă, situația s-a stabilizat.

Astăzi, problema efectului de seră este deosebit de relevantă. Se datorează în mare măsură dezvoltării industriei, precum și unei atitudini iresponsabile față de resursele naturale. Destul de ciudat, nu numai producția industrială cauzează degradarea mediului. Chiar și o astfel de industrie aparent inofensivă precum agricultura este, de asemenea, un pericol. Cea mai distructivă este creșterea animalelor (și anume, deșeurile animalelor mari), precum și utilizarea îngrășămintelor chimice. De asemenea, cultivarea orezului afectează negativ atmosfera.

vapor de apă

Vaporii de apă sunt un gaz cu efect de seră natural. În ciuda faptului că arată inofensiv, este responsabil pentru 60% din efectul de seră, care este cauza încălzirii globale. Având în vedere că temperatura aerului crește constant, valoarea concentrației de vapori de apă din aer este din ce în ce mai mare și, prin urmare, există motive să vorbim despre un circuit închis.

Partea pozitivă a evaporării apei poate fi considerată așa-numitul efect de seră. Acest fenomen constă în formarea unei mase semnificative de nori. Ele, la rândul lor, protejează într-o oarecare măsură atmosfera de supraîncălzirea prin lumina soarelui. Se menține un anumit echilibru.

Dioxid de carbon

Dioxidul de carbon este unul dintre cele mai abundente gaze cu efect de seră din atmosferă. Sursa sa pot fi emisiile vulcanice, precum și procesul de viață al biosferei (și mai ales al omului). Desigur, o parte din dioxidul de carbon este absorbit de plante. Cu toate acestea, datorită procesului de degradare, ei eliberează o cantitate similară din această substanță. Oamenii de știință susțin că o creștere ulterioară a concentrației de gaz în atmosferă poate duce la consecințe catastrofale și, prin urmare, se desfășoară constant cercetări privind modalitățile de purificare a aerului.

Metan

Metanul este un gaz cu efect de seră care trăiește în atmosferă timp de aproximativ 10 ani. Având în vedere că această perioadă este relativ scurtă, această substanță are cel mai mare potențial de a inversa efectele încălzirii globale. În ciuda acestui fapt, potențialul de seră al metanului este de peste 25 de ori mai periculos decât dioxidul de carbon.

Sursa de gaze cu efect de seră (dacă vorbim de metan) sunt deșeurile animalelor, cultivarea orezului și procesul de ardere. Cea mai mare concentrație a acestei substanțe a fost observată în primul mileniu, când agricultura și păstoritul erau principalele activități. Până în 1700, această cifră a scăzut semnificativ. În ultimele câteva secole, concentrația de metan a început să crească din nou, ceea ce este asociat cu o cantitate mare de combustibil ars, precum și cu dezvoltarea zăcămintelor de cărbune. În acest moment, în atmosferă există o cantitate record de metan. Cu toate acestea, în ultimul deceniu, rata de creștere a acestui indicator a încetinit ușor.

Ozon

Fără un astfel de gaz precum ozonul, viața pe Pământ ar fi imposibilă, deoarece acționează ca o barieră împotriva luminii solare agresive. Dar numai gazul stratosferic îndeplinește o funcție de protecție. Dacă vorbim despre troposferic, atunci este toxic. Dacă luăm în considerare acest gaz cu efect de seră în ceea ce privește dioxidul de carbon, atunci el reprezintă 25% din efectul de încălzire globală.

Durata de viață a ozonului dăunător este de aproximativ 22 de zile. Este îndepărtat din atmosferă prin legare în sol și apoi degradat de lumina ultravioletă. Se observă că conținutul de ozon poate varia semnificativ din punct de vedere geografic.

Oxid de azot

Aproximativ 40% din protoxidul de azot intră în atmosferă datorită utilizării îngrășămintelor și dezvoltării industriei chimice. Cea mai mare cantitate din acest gaz este produsă în regiunile tropicale. Aici este emisă până la 70% din substanță.

Gaz nou?

Oamenii de știință canadieni au anunțat recent că au descoperit un nou gaz cu efect de seră. Numele său este perfluorotributilamină. De la mijlocul secolului al XX-lea, a fost folosit în domeniul ingineriei electrice. Această substanță nu apare în natură. Oamenii de știință au descoperit că PFTBA încălzește atmosfera de 7.000 de ori mai mult decât dioxidul de carbon. Cu toate acestea, în acest moment concentrația acestei substanțe este neglijabilă și nu reprezintă o amenințare pentru mediu.

În acest moment, sarcina cercetătorilor este să controleze cantitatea acestui gaz din atmosferă. Dacă se observă o creștere a indicatorului, aceasta poate duce la o schimbare semnificativă a condițiilor climatice și a fondului de radiații. Momentan, nu există niciun motiv să se ia măsuri de reorganizare a procesului de producție.

Câteva despre efectul de seră

Pentru a aprecia pe deplin puterea distructivă a efectului de seră, merită să acordați atenție planetei Venus. Datorită faptului că atmosfera sa este compusă aproape în întregime din dioxid de carbon, temperatura aerului la suprafață ajunge la 500 de grade. Având în vedere emisiile de gaze cu efect de seră în atmosfera Pământului, oamenii de știință nu exclud o dezvoltare similară a evenimentelor în viitor. în același timp, planeta este în mare măsură salvată de oceane, care contribuie la purificarea parțială a aerului.

Gazele cu efect de seră formează un fel de barieră care perturbă circulația căldurii în atmosferă. Acesta este ceea ce provoacă efectul de seră. Acest fenomen este însoțit de o creștere semnificativă a temperaturii medii anuale a aerului, precum și de o creștere a dezastrelor naturale (în special în zonele de coastă). Acest lucru este plin de dispariția multor specii de animale și plante. În momentul de față, situația este atât de gravă încât nu se mai poate rezolva complet problema efectului de seră. Cu toate acestea, este încă posibil să controlezi acest proces și să-i atenuezi consecințele.

Consecințe posibile

Gazele cu efect de seră din atmosferă sunt principala cauză a schimbărilor climatice spre încălzire. Consecințele pot fi următoarele:

• O creștere a umidității climatului din cauza creșterii precipitațiilor. Cu toate acestea, acest lucru este valabil numai pentru acele regiuni care suferă deja constant de ploi și ninsori anormale. Iar în regiunile aride, situația va deveni și mai deplorabilă, ducând la o lipsă de apă potabilă.
• Creșterea nivelului mării. Acest lucru poate duce la inundarea unei părți din teritoriile statelor insulare și de coastă.
• Dispariția a până la 40% din speciile de plante și animale. Aceasta este o consecință directă a schimbării și creșterii habitatului.
• Reducerea zonei ghețarilor, precum și topirea zăpezii pe vârfurile muntilor. Acest lucru este periculos nu numai în ceea ce privește dispariția speciilor de floră și faună, ci și în ceea ce privește avalanșele, curgerile de noroi și alunecările de teren.
• Scăderea productivității agricole în țările aride. Acolo unde condițiile pot fi considerate moderate, există posibilitatea de a crește randamentul culturilor, dar acest lucru nu va salva populația de la foame.
• Lipsa apei potabile, care este asociată cu uscarea surselor subterane. Acest fenomen poate fi asociat nu numai cu supraîncălzirea Pământului, ci și cu topirea ghețarilor.
• Deteriorarea sănătății umane. Acest lucru se datorează nu numai deteriorării calității aerului și creșterii radiațiilor, ci și reducerii cantității de alimente.

Reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră

Nu este un secret pentru nimeni că starea ecologiei Pământului se deteriorează în fiecare an. Calculul gazelor cu efect de seră duce la concluzii dezamăgitoare și, prin urmare, adoptarea măsurilor de reducere a cantității de emisii devine relevantă. Acest lucru se poate realiza în felul următor:

• creșterea eficienței producției pentru a reduce cantitatea de resurse energetice utilizate;
• protecția și creșterea numărului de plante care acționează ca rezervoare de gaze cu efect de seră (raționalizarea managementului pădurilor);
• încurajarea și sprijinirea dezvoltării unor forme de agricultură care nu dăunează mediului;
• dezvoltarea de stimulente financiare, precum și reduceri de taxe pentru întreprinderile care funcționează în conformitate cu conceptul de responsabilitate pentru mediu;
• luarea de măsuri pentru reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră de la vehicule;
• creșterea sancțiunilor pentru poluarea mediului.

Calculul gazelor cu efect de seră

Toate entitățile comerciale sunt obligate să calculeze în mod regulat daunele cauzate mediului și să transmită documentația de raportare autorităților competente. Astfel, determinarea cantitativă a emisiilor de gaze cu efect de seră se realizează după cum urmează:

• identificarea cantității de combustibil care este ars în cursul anului;
• înmulțirea indicatorului obținut cu factorul de emisie pentru fiecare tip de gaz;
• cantitatea de emisii ale fiecărei substanțe este convertită în echivalent de dioxid de carbon.

Surse de emisii asociate arderii combustibilului

Dezvoltarea progresului științific și tehnologic, desigur, face viața mai ușoară unei persoane, dar provoacă daune ireparabile mediului. O mare parte din aceasta are de-a face cu consumul de combustibil. În acest sens, sursele de gaze cu efect de seră pot fi următoarele:

• Industria energetică. Aceasta include centralele electrice care alimentează întreprinderile industriale și unitățile rezidențiale cu resurse.
• Industrie si constructii. Această categorie include întreprinderi din toate industriile. Contabilitatea se realizează pentru combustibilul utilizat în procesul de producție, precum și pentru nevoile auxiliare.
• Transport. Substanțele nocive sunt eliberate în atmosferă nu numai de mașini, ci și de vehiculele aeriene, trenurile, transportul pe apă și conductele. Se ia in considerare doar combustibilul folosit pentru circulatia directa a marfurilor sau pasagerilor. Costurile cu energia pentru transportul economic intern nu sunt incluse aici.
• Sectorul comunal. Acesta este sectorul de servicii și locuințe. Ceea ce contează este cantitatea de combustibil care a fost cheltuită pentru a asigura consumul final de energie.

Problema gazelor cu efect de seră în Rusia

Masa emisiilor de gaze cu efect de seră în Rusia crește în fiecare an. Dacă luăm în considerare structura poluării pe sectoare, imaginea va fi următoarea:

• industria energetică - 71%;
• extracția combustibilului - 16%;
• producție industrială și construcții - 13%.

Astfel, direcția prioritară în activitatea de reducere a emisiilor de gaze nocive în atmosferă este tocmai sectorul energetic. Indicatorul de utilizare a resurselor de către consumatorii autohtoni este de peste 2 ori mai mare decât indicatorul mondial și de 3 ori mai mare decât cel european. Potențialul de reducere a consumului de energie este de până la 47%.

Concluzie

Poluarea cu gaze cu efect de seră este o problemă globală și este tratată la cel mai înalt nivel internațional. Cu toate acestea, se aplică fiecărei persoane. Astfel, trebuie să existe un sentiment de responsabilitate personală pentru starea mediului. Contribuția minimă a fiecărei persoane este plantarea de spații verzi, respectarea regulilor de securitate la incendiu în păduri, precum și utilizarea produselor și bunurilor sigure în viața de zi cu zi. Dacă vorbim despre viitor, putem vorbi despre trecerea la vehicule electrice și încălzirea în siguranță a clădirilor rezidențiale. Activitățile de propagandă și educaționale sunt chemate să aducă o contribuție uriașă la conservarea mediului.

Gaze cu efect de seră

Gazele cu efect de seră sunt gaze despre care se crede că provoacă efectul de seră global.

Principalele gaze cu efect de seră, în ordinea impactului lor estimat asupra bilanţului termic al Pământului, sunt vaporii de apă, dioxidul de carbon, metanul, ozonul, halocarburile şi protoxidul de azot.

vapor de apă

Vaporii de apă sunt principalul gaz natural cu efect de seră responsabil pentru mai mult de 60% din efect. Impactul antropic direct asupra acestei surse este nesemnificativ. În același timp, o creștere a temperaturii Pământului cauzată de alți factori crește evaporarea și concentrația totală a vaporilor de apă în atmosferă la o umiditate relativă practic constantă, ceea ce la rândul său crește efectul de seră. Astfel, există un feedback pozitiv.

Metan

O eliberare gigantică de metan acumulată sub fundul mării a încălzit Pământul cu 7 grade Celsius în urmă cu 55 de milioane de ani.

Același lucru se poate întâmpla și acum - această presupunere a fost confirmată de cercetătorii de la NASA. Folosind simulări computerizate ale climei antice, ei au încercat să înțeleagă mai bine rolul metanului în schimbările climatice. Majoritatea cercetărilor privind efectul de seră se concentrează acum pe rolul dioxidului de carbon în acest efect, deși potențialul metanului de a reține căldura în atmosferă îl depășește de 20 de ori pe cel al dioxidului de carbon.

O varietate de aparate electrocasnice pe gaz contribuie la creșterea concentrației de metan din atmosferă

În ultimii 200 de ani, metanul din atmosferă s-a dublat mai mult ca urmare a descompunerii resturilor organice din mlaștini și zonele joase umede, precum și a scurgerilor de la obiecte artificiale: conducte de gaz, mine de cărbune, ca urmare a creșterii irigațiilor și a emisiilor de gaze. de la animale. Dar există o altă sursă de metan - reziduuri organice în descompunere în sedimentele oceanice, conservate sub formă înghețată sub fundul mării.

În mod normal, temperaturile scăzute și presiunile ridicate mențin metanul de sub ocean stabil, dar acest lucru nu a fost întotdeauna cazul. În perioadele de încălzire globală, cum ar fi maximul termic al Paleocenului târziu, care a avut loc acum 55 de milioane de ani și a durat 100 de mii de ani, mișcarea plăcilor litosferice, în special a subcontinentului indian, a dus la o scădere a presiunii pe fundul mării și ar putea provoca o eliberare mare de metan. Pe măsură ce atmosfera și oceanul au început să se încălzească, emisiile de metan ar putea crește. Unii oameni de știință cred că încălzirea globală actuală ar putea duce la desfășurarea unor evenimente conform aceluiași scenariu - dacă oceanul se încălzește semnificativ.

Când metanul intră în atmosferă, reacționează cu moleculele de oxigen și hidrogen pentru a forma dioxid de carbon și vapori de apă, ambele având potențialul de a provoca un efect de seră. Conform previziunilor anterioare, tot metanul emis se va transforma în dioxid de carbon și apă în aproximativ 10 ani. Dacă da, atunci creșterea concentrației de dioxid de carbon va fi principalul motiv pentru încălzirea planetei. Cu toate acestea, încercările de a confirma raționamentul cu referiri la trecut au fost nereușite - nu au fost găsite urme ale unei creșteri a concentrației de dioxid de carbon cu 55 de milioane de ani în urmă.

Modelele utilizate în noul studiu au arătat că atunci când nivelul de metan din atmosferă crește brusc, conținutul de oxigen și hidrogen care reacţionează cu metanul scade (până la terminarea reacției), iar restul de metan rămâne în aer. de sute de ani, devenind în sine o cauză a încălzirii globale. Și aceste sute de ani sunt suficiente pentru a încălzi atmosfera, a topi gheața din oceane și a schimba întregul sistem climatic.

Principalele surse antropice de metan sunt fermentația digestivă a animalelor, cultivarea orezului, arderea biomasei (inclusiv defrișările). După cum au arătat studii recente, o creștere rapidă a concentrației de metan în atmosferă a avut loc în primul mileniu al erei noastre (probabil ca urmare a extinderii producției agricole și a păstoritului și a arderii pădurilor). Între 1000 și 1700, concentrațiile de metan au scăzut cu 40%, dar au început să crească din nou în ultimele secole (probabil ca urmare a creșterii terenurilor arabile și a pășunilor și a arderii pădurilor, a folosirii lemnului pentru încălzire, a creșterii numărul de animale, cantitatea de canalizare, cultivarea orezului) . Scurgerile din dezvoltarea zăcămintelor de cărbune și gaze naturale, precum și emisiile de metan din compoziția biogazului generat la depozitele de gunoi, contribuie într-o oarecare măsură la aprovizionarea cu metan.

Dioxid de carbon

Sursele de dioxid de carbon din atmosfera Pământului sunt emisiile vulcanice, activitatea vitală a organismelor și activitățile umane. Sursele antropogenice sunt arderea combustibililor fosili, arderea biomasei (inclusiv defrișarea), unele procese industriale (de ex. producția de ciment). Plantele sunt principalii consumatori de dioxid de carbon. În mod normal, biocenoza absoarbe aproximativ aceeași cantitate de dioxid de carbon pe care o produce (inclusiv din cauza degradarii biomasei).

Influența dioxidului de carbon asupra intensității efectului de seră.

Rămân multe de învățat despre ciclul carbonului și rolul oceanelor ca depozit uriaș de dioxid de carbon. După cum am menționat mai sus, în fiecare an, omenirea adaugă 7 miliarde de tone de carbon sub formă de CO 2 la cele 750 de miliarde de tone disponibile. Dar doar aproximativ jumătate din emisiile noastre - 3 miliarde de tone - rămân în aer. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că cea mai mare parte a CO 2 este folosită de plante terestre și marine, îngropate în sedimentele marine, absorbită de apa de mare sau absorbită în alt mod. Din această mare parte de CO 2 (aproximativ 4 miliarde de tone), aproximativ două miliarde de tone de dioxid de carbon atmosferic sunt absorbite de ocean în fiecare an.

Toate acestea măresc numărul de întrebări fără răspuns: Cum interacționează exact apa de mare cu aerul atmosferic, absorbind CO 2? Cât mai mult carbon pot absorbi mările și ce nivel de încălzire globală le-ar putea afecta capacitatea de stocare? Care este capacitatea oceanelor de a absorbi și stoca căldură prinsă de schimbările climatice?

Rolul norilor și al particulelor în suspensie în curenții de aer, numiți aerosoli, nu este ușor de luat în considerare la construirea unui model climatic. Norii umbrează suprafața pământului, ducând la răcire, dar, în funcție de înălțimea, densitatea și alte condiții, pot capta și căldura reflectată de suprafața pământului, crescând intensitatea efectului de seră. Interesant este și efectul aerosolilor. Unii dintre ei schimbă vaporii de apă, condensându-i în mici picături care formează nori. Acești nori sunt foarte denși și ascund suprafața Pământului timp de săptămâni. Adică blochează lumina soarelui până când cad cu precipitații.

Efectul combinat poate fi enorm: erupția vulcanică din 1991 a Muntelui Pinatuba din Filipine a eliberat o cantitate enormă de sulfat în stratosferă, provocând o scădere a temperaturii la nivel mondial care a durat doi ani.

Astfel, propria noastră poluare, cauzată în principal de arderea cărbunelui și petrolului care conțin sulf, poate atenua temporar efectul încălzirii globale. Experții estimează că în timpul secolului al XX-lea, aerosolii au redus cantitatea de încălzire cu 20%. În general, temperaturile au crescut din anii 1940, dar au scăzut din anii 1970. Efectul aerosolilor poate ajuta la explicarea răcirii anormale de la mijlocul secolului trecut.

În 2006, emisiile de dioxid de carbon în atmosferă s-au ridicat la 24 de miliarde de tone. Un grup foarte activ de cercetători obiectează la ideea că una dintre cauzele încălzirii globale este activitatea umană. În opinia ei, principalul lucru este procesele naturale ale schimbărilor climatice și creșterea activității solare. Dar, potrivit lui Klaus Hasselmann, șeful Centrului Climatologic German din Hamburg, doar 5% pot fi explicate din cauze naturale, iar restul de 95% este un factor creat de om, cauzat de activitatea umană.

De asemenea, unii oameni de știință nu asociază creșterea CO 2 cu creșterea temperaturii. Scepticii spun că, dacă creșterea emisiilor de CO2 este de vină pentru creșterea temperaturilor, temperaturile trebuie să fi crescut în timpul boom-ului economic de după război, când combustibilii fosili erau arse în cantități uriașe. Totuși, Jerry Malman, directorul Laboratorului de dinamică geofizică a fluidelor, a calculat că utilizarea crescută a cărbunelui și a uleiurilor a crescut rapid conținutul de sulf din atmosferă, provocând răcirea. După 1970, efectul termic al ciclului lung de viață al CO 2 și metanului a suprimat aerosolii care se descompun rapid, determinând creșterea temperaturilor. Astfel, putem concluziona că influența dioxidului de carbon asupra intensității efectului de seră este enormă și de netăgăduit.

Cu toate acestea, creșterea efectului de seră poate să nu fie catastrofal. Într-adevăr, temperaturile ridicate pot fi binevenite acolo unde sunt destul de rare. Din 1900, cea mai mare încălzire a fost observată de la 40 la 70 0 latitudine nordică, inclusiv Rusia, Europa și partea de nord a Statelor Unite, unde emisiile industriale de gaze cu efect de seră au început cel mai devreme. Cea mai mare parte a încălzirii are loc noaptea, în primul rând din cauza norii crescute care captează căldura ieșită. Ca urmare, sezonul de semănat a crescut cu o săptămână.

În plus, efectul de seră poate fi o veste bună pentru unii fermieri. O concentrație mare de CO 2 poate avea un efect pozitiv asupra plantelor, deoarece plantele folosesc dioxid de carbon în procesul de fotosinteză, transformându-l în țesut viu. Prin urmare, mai multe plante înseamnă o absorbție mai mare de CO2 din atmosferă, încetinind încălzirea globală.

Acest fenomen a fost investigat de specialiști americani. Ei au decis să creeze un model al lumii cu o cantitate dublă de CO 2 în aer. Pentru a face acest lucru, au folosit o pădure de pini veche de paisprezece ani din California de Nord. Gazul era pompat prin conducte instalate printre copaci. Fotosinteza a crescut cu 50-60%. Dar efectul s-a inversat curând. Copacii sufocatori nu au putut face față acestei cantități de dioxid de carbon. Avantajul în fotosinteză a fost pierdut. Acesta este un alt exemplu al modului în care manipularea umană duce la rezultate neașteptate.

Dar aceste mici aspecte pozitive ale efectului de seră nu pot fi comparate cu cele negative. Luați exemplul pădurii de pini, unde CO 2 a fost dublat, iar până la sfârșitul acestui secol, concentrațiile de CO 2 sunt proiectate să se dubleze. Vă puteți imagina cât de catastrofale pot fi consecințele pentru plante. Și acest lucru, la rândul său, va crește cantitatea de CO 2, deoarece cu cât sunt mai puține plante, cu atât concentrația de CO 2 este mai mare.

Consecințele efectului de seră

climatul gazelor cu efect de seră

Pe măsură ce temperatura crește, evaporarea apei din oceane, lacuri, râuri etc. Deoarece aerul încălzit poate reține mai mulți vapori de apă, acest lucru creează un efect de feedback puternic: cu cât se încălzește, cu atât este mai mare conținutul de vapori de apă din aer, iar acest lucru, la rândul său, crește efectul de seră.

Activitatea umană are un efect redus asupra cantității de vapori de apă din atmosferă. Dar emitem alte gaze cu efect de seră, ceea ce face efectul de seră din ce în ce mai intens. Oamenii de știință cred că creșterea emisiilor de CO 2, în principal din arderea combustibililor fosili, explică cel puțin aproximativ 60% din încălzirea observată pe Pământ din 1850. Concentrația de dioxid de carbon din atmosferă crește cu aproximativ 0,3% pe an, iar acum este cu aproximativ 30% mai mare decât înainte de revoluția industrială. Dacă acest lucru este exprimat în termeni absoluti, atunci în fiecare an omenirea adaugă aproximativ 7 miliarde de tone. În ciuda faptului că aceasta este o mică parte în raport cu cantitatea totală de dioxid de carbon din atmosferă - 750 de miliarde de tone, și chiar mai mică în comparație cu cantitatea de CO 2 conținută în oceane - aproximativ 35 de trilioane de tone, rămâne foarte semnificativă. . Motivul: procesele naturale sunt în echilibru, un astfel de volum de CO 2 intră în atmosferă, care este îndepărtat de acolo. Iar activitatea umană adaugă doar CO 2 .

vapor de apă

Analiza bulelor de aer din gheață arată că există mai mult metan în atmosfera Pământului acum decât oricând în ultimii 400.000 de ani. Din 1750, concentrația medie globală de metan în atmosferă a crescut cu 150% de la aproximativ 700 la 1745 părți per miliard în volum (ppbv) în 1998. În ultimul deceniu, deși concentrațiile de metan au continuat să crească, ritmul de creștere a încetinit. La sfârșitul anilor 1970, rata de creștere a fost de aproximativ 20 ppbv pe an. În anii 1980, creșterea a încetinit la 9-13 ppbv pe an. Între 1990 și 1998 s-a înregistrat o creștere între 0 și 13 ppbv pe an. Studii recente (Dlugokencky et al.) arată o concentrație constantă de 1751 ppbv între 1999 și 2002.

Metanul este îndepărtat din atmosferă prin mai multe procese. Echilibrul dintre emisiile de metan și procesele de îndepărtare determină în cele din urmă concentrațiile atmosferice și timpul de rezidență al metanului în atmosferă. Dominantă este oxidarea prin reacție chimică cu radicalii hidroxil (OH). Metanul reacţionează cu OH din troposferă pentru a produce CH3 şi apă. Oxidarea stratosferică joacă, de asemenea, un rol (minor) în îndepărtarea metanului din atmosferă. Aceste două reacții cu OH reprezintă aproximativ 90% din îndepărtarea metanului din atmosferă. Pe lângă reacția cu OH, mai sunt cunoscute două procese: absorbția microbiologică a metanului în sol și reacția metanului cu atomii de clor (Cl) de la suprafața mării. Contribuția acestor procese este de 7% și, respectiv, mai mică de 2%.

Ozon

Ozonul este un gaz cu efect de seră. În același timp, ozonul este esențial pentru viață, deoarece protejează Pământul de radiațiile ultraviolete aspre ale soarelui.

Cu toate acestea, oamenii de știință disting între ozonul stratosferic și cel troposferic. Primul (așa-numitul strat de ozon) este protecția permanentă și principală împotriva radiațiilor dăunătoare. Al doilea este considerat dăunător, deoarece poate fi transferat pe suprafața Pământului, unde dăunează ființelor vii și, în plus, este instabil și nu poate fi o protecție fiabilă. În plus, creșterea conținutului de ozon troposferic a contribuit la creșterea efectului de seră al atmosferei, care (conform celor mai larg acceptate estimări științifice) reprezintă aproximativ 25% din contribuția CO 2 .

Majoritatea ozonului troposferic se formează atunci când oxizii de azot (NOx), monoxidul de carbon (CO) și compușii organici volatili reacționează chimic în prezența luminii solare. Transportul, emisiile industriale și unii solvenți chimici sunt principalele surse ale acestor substanțe în atmosferă. Metanul, care a crescut semnificativ în concentrațiile atmosferice în ultimul secol, contribuie și el la formarea ozonului. Durata de viață a ozonului troposferic este de aproximativ 22 de zile, iar principalele mecanisme de îndepărtare sunt legarea solului, degradarea prin razele ultraviolete și reacțiile cu radicalii OH și HO 2 .

Concentrațiile de ozon troposferic sunt foarte variabile și neuniforme în distribuția geografică. Există un sistem de monitorizare a ozonului troposferic în Statele Unite și Europa, bazat pe sateliți și observație la sol. Deoarece ozonul necesită lumina soarelui pentru a se forma, nivelurile ridicate de ozon apar de obicei în perioadele de vreme caldă și însorită. Concentrația medie actuală a ozonului troposferic în Europa este de trei ori mai mare decât în ​​epoca preindustrială.

O creștere a concentrației de ozon în apropierea suprafeței are un efect negativ puternic asupra vegetației, dăunând frunzelor și inhibând potențialul fotosintetic al acestora. Ca urmare a creșterii istorice a concentrațiilor de ozon la nivelul solului, capacitatea suprafeței solului de a absorbi CO 2 a fost probabil suprimată și, prin urmare, rata de creștere a CO 2 a crescut în secolul al XX-lea. Oamenii de știință (Sitch et al. 2007) cred că această forțare indirectă a climei aproape a dublat contribuția pe care concentrațiile de ozon la nivelul solului au adus-o la schimbările climatice. Reducerea poluării cu ozon în troposfera inferioară ar putea compensa 1-2 decenii de emisii de CO 2 la costuri economice relativ scăzute (Wallack și Ramanathan, 2009).

Oxid de azot

Activitatea de seră a protoxidului de azot este de 298 de ori mai mare decât cea a dioxidului de carbon.

Freoni

Activitatea de seră a freonilor este de 1300-8500 de ori mai mare decât cea a dioxidului de carbon. Principala sursă de freon sunt unitățile frigorifice și aerosolii.

Vezi si

• Protocolul de la Kyoto (CO 2 , CH 4 , HFC, PFC, N 2 O, SF 6)

Note

Legături

• Point Carbon este o companie analitică specializată în furnizarea de estimări independente, prognoze și informații despre comercializarea emisiilor de gaze cu efect de seră.
• Sistem automat de monitorizare a calității aerului „G&S – atmosferă”.

Clima, Climatologie
Schimbarea climei	Paleoclimatologie El Niño Ciclul geochimic al carbonului Glaciația proterozoică, Epoca de gheață, Maximul termic mic (Paleocenul târziu Maximul termic, Ultimul maxim glaciar) Ghețarii Ciclul de căldură
Încălzire globală	Despădurire Acțiune privind schimbările climatice Model global de climă Răcire globală Diminuarea globală Gaură de ozon Efect de seră Dioxid de carbon Gaze cu efect de seră Grupul interguvernamental pentru schimbările climatice Convenția-cadru a Națiunilor Unite privind schimbările climatice (protocolul de la Kyoto) Vârful petrolului Energie regenerabilă Tendința temperaturii Creșterea nivelului mării Consensul de la Copenhaga

Fundația Wikimedia. 2010 .

Efectul de seră în atmosfera planetei noastre este cauzat de faptul că fluxul de energie în domeniul infraroșu al spectrului, care se ridică de la suprafața Pământului, este absorbit de moleculele de gaz atmosferice și radiat înapoi în direcții diferite, ca ca urmare, jumătate din energia absorbită de moleculele de gaze cu efect de seră se întoarce înapoi la suprafața Pământului, provocând încălzirea acesteia. De remarcat că efectul de seră este un fenomen atmosferic natural (Fig. 5). Dacă nu ar exista deloc efect de seră pe Pământ, atunci temperatura medie pe planeta noastră ar fi de aproximativ -21 ° C și, prin urmare, datorită gazelor cu efect de seră, este de + 14 ° C. Prin urmare, pur teoretic, activitatea umană, asociată cu eliberarea de gaze cu efect de seră în atmosfera Pământului, ar trebui să conducă la încălzirea în continuare a planetei. Principalele gaze cu efect de seră, în ordinea impactului lor estimat asupra bilanţului termic al Pământului, sunt vaporii de apă (36-70%), dioxidul de carbon (9-26%), metanul (4-9%), halocarburile, oxidul de azot.

Orez.

Centralele electrice pe cărbune, coșurile de fum din fabrici, evacuarea mașinilor și alte surse de poluare artificiale emit împreună aproximativ 22 de miliarde de tone de dioxid de carbon și alte gaze cu efect de seră pe an în atmosferă. Creșterea animalelor, aplicarea îngrășămintelor, arderea cărbunelui și alte surse produc aproximativ 250 de milioane de tone de metan pe an. Aproximativ jumătate din toate gazele cu efect de seră emise de omenire rămân în atmosferă. Aproximativ trei sferturi din toate emisiile de gaze cu efect de seră antropice din ultimii 20 de ani au fost cauzate de utilizarea petrolului, gazelor naturale și cărbunelui (Figura 6). O mare parte din restul este cauzată de schimbările peisajului, în primul rând defrișările.

Orez.

vapor de apă este cel mai important gaz cu efect de seră azi. Cu toate acestea, vaporii de apă sunt implicați și în multe alte procese, ceea ce face ca rolul său să fie departe de a fi neambiguu în diferite condiții.

În primul rând, în timpul evaporării de pe suprafața Pământului și condensării ulterioare în atmosferă, până la 40% din toată căldura care intră în atmosferă este transferată în straturile inferioare ale atmosferei (troposferă) datorită convecției. Astfel, vaporii de apă în timpul evaporării scad oarecum temperatura suprafeței. Însă căldura eliberată ca urmare a condensului în atmosferă este folosită pentru a o încălzi, iar mai târziu, pentru a încălzi suprafața Pământului în sine.

Dar după condensarea vaporilor de apă, se formează picături de apă sau cristale de gheață, care sunt implicate intens în împrăștierea luminii solare, reflectând o parte din energia solară înapoi în spațiu. Norii, care sunt doar acumulări ale acestor picături și cristale, măresc fracția de energie solară (albedo) reflectată de atmosfera însăși înapoi în spațiu (și precipitații suplimentare din nori pot cădea sub formă de zăpadă, crescând albedo-ul de suprafață).

Cu toate acestea, vaporii de apă, chiar condensați în picături și cristale, au încă benzi de absorbție puternice în regiunea infraroșu a spectrului, ceea ce înseamnă că rolul acelorași nori este departe de a fi clar. Această dualitate este vizibilă mai ales în următoarele cazuri extreme - când cerul este acoperit cu nori pe vreme însorită de vară, temperatura de la suprafață scade și, dacă același lucru se întâmplă într-o noapte de iarnă, atunci, dimpotrivă, se ridică. Poziția norilor afectează și rezultatul final - la altitudini joase, înnorabilitatea puternică reflectă multă energie solară, iar balanța poate fi în favoarea efectului anti-sară în acest caz, dar la altitudini mari, norii cirus rarefiați lasă destul de multă energie solară în jos, dar chiar și norii rarefiați sunt un obstacol aproape de netrecut în calea radiațiilor infraroșii și, și aici putem vorbi despre predominanța efectului de seră.

O altă caracteristică a vaporilor de apă - o atmosferă umedă contribuie într-o oarecare măsură la legarea unui alt gaz cu efect de seră - dioxidul de carbon și la transferul acestuia prin precipitații la suprafața Pământului, unde poate fi folosit la formarea carbonaților și a combustibililor fosili ca un rezultat al unor procese ulterioare.

Activitatea umană are un efect direct foarte mic asupra conținutului de vapori de apă din atmosferă - numai datorită creșterii suprafeței terenului irigat, modificărilor în zona mlaștinilor și a muncii de energie, care este neglijabilă față de fundalul evaporării de pe întreaga suprafață a apei a Pământului și activitatea vulcanică. Din această cauză, de multe ori puțină atenție este concentrată asupra acesteia atunci când se analizează problema efectului de seră.

Totuși, efectul indirect asupra conținutului de vapori de apă poate fi foarte mare, datorită feedback-urilor dintre conținutul de vapori de apă din atmosferă și încălzirea cauzată de alte gaze cu efect de seră, pe care le vom lua în considerare acum.

Se știe că, odată cu creșterea temperaturii, crește și evaporarea vaporilor de apă, iar la fiecare 10 ° C, conținutul posibil de vapori de apă din aer aproape se dublează. De exemplu, la 0 °C, presiunea vaporilor saturați este de aproximativ 6 mb, la +10 °C - 12 mb și la +20 °C - 23 mb.

Se poate observa că conținutul de vapori de apă depinde puternic de temperatură, iar atunci când scade din orice motiv, în primul rând, efectul de seră al vaporilor de apă în sine scade (datorită conținutului redus), iar în al doilea rând, are loc condensarea vaporilor de apă, ceea ce, desigur, încetinește foarte mult scăderea temperaturii din cauza degajării căldurii de condensare, dar după condensare, reflectarea energiei solare crește, atât a atmosferei în sine (împrăștiere pe picături și cristale de gheață), cât și la suprafață (zăpadă). , ceea ce scade si mai mult temperatura.

Pe măsură ce temperatura crește, cantitatea de vapori de apă din atmosferă crește, efectul său de seră crește, ceea ce amplifică creșterea inițială a temperaturii. În principiu, înnorabilitatea crește și (mai mulți vapori de apă intră în zonele relativ reci), dar este extrem de slabă - conform lui I. Mokhov, aproximativ 0,4% pe grad de încălzire, ceea ce nu poate afecta foarte mult creșterea reflexiei energiei solare.

Dioxid de carbon- al doilea cel mai mare contributor la efectul de seră astăzi, nu îngheață când temperatura scade și continuă să creeze un efect de seră chiar și la cele mai scăzute temperaturi posibile în condiții terestre. Probabil, tocmai datorită acumulării treptate a dioxidului de carbon în atmosferă, datorită activității vulcanice, Pământul a reușit să iasă din starea de glaciații puternice (când chiar și ecuatorul era acoperit cu un strat puternic de gheață), care a căzut la începutul și sfârșitul Proterozoicului.

Dioxidul de carbon este implicat într-un ciclu puternic al carbonului în sistemul litosferă-hidrosferă-atmosferă, iar schimbarea climei pământului este asociată în primul rând cu o modificare a echilibrului intrării sale în atmosferă și a eliminării sale din aceasta.

Datorită solubilității relativ ridicate a dioxidului de carbon în apă, conținutul de dioxid de carbon din hidrosferă (în primul rând oceane) este acum de 4x104 Gt (gigatone) de carbon (de acum înainte sunt date date despre CO2 în termeni de carbon), inclusiv adâncime. straturi (Putvinsky, 1998). Atmosfera conține în prezent aproximativ 7,5x102 Gt de carbon (Alekseev și colab., 1999). Conținutul de CO2 din atmosferă a fost departe de a fi întotdeauna scăzut - de exemplu, în Archean (acum aproximativ 3,5 miliarde de ani), atmosfera era formată din aproape 85-90% dioxid de carbon, la o presiune și o temperatură semnificativ mai ridicate (Sorokhtin, Ushakov). , 1997). Cu toate acestea, fluxul de mase semnificative de apă la suprafața Pământului ca urmare a degazării interiorului, precum și apariția vieții, a asigurat legarea aproape a tuturor atmosferei și a unei părți semnificative a dioxidului de carbon dizolvat în apă sub formă de carbonați (aproximativ 5,5x107 Gt de carbon sunt stocate în litosferă (raportul IPCC, 2000)) . De asemenea, dioxidul de carbon a început să fie transformat de organismele vii în diferite forme de minerale combustibile. În plus, o parte din dioxidul de carbon a fost sechestrată datorită acumulării de biomasă, rezervele totale de carbon în care sunt comparabile cu cele din atmosferă, iar ținând cont de sol, aceasta depășește de câteva ori.

Ne interesează însă în primul rând fluxurile care asigură intrarea dioxidului de carbon în atmosferă și îl scot din aceasta. Litosfera oferă acum un flux foarte mic de dioxid de carbon care intră în atmosferă, în principal datorită activității vulcanice - aproximativ 0,1 Gt de carbon pe an (Putvinsky, 1998). Fluxuri semnificativ mai mari sunt observate în sistemele oceanului (împreună cu organismele care trăiesc acolo) - atmosferă și biota terestră - atmosfera. Aproximativ 92 Gt de carbon intră anual în ocean din atmosferă și 90 Gt revin înapoi în atmosferă (Putvinsky, 1998). Astfel, aproximativ 2 Gt de carbon sunt eliminate suplimentar din atmosferă de către ocean în fiecare an. În același timp, aproximativ 100 Gt de carbon pe an intră în atmosferă în procesele de respirație și descompunere a ființelor vii terestre moarte. În procesele de fotosinteză, vegetația terestră elimină și aproximativ 100 Gt de carbon din atmosferă (Putvinsky, 1998). După cum putem vedea, mecanismul de intrare și de ieșire a carbonului din atmosferă este destul de echilibrat, oferind fluxuri aproximativ egale. Viața umană modernă include în acest mecanism un flux suplimentar din ce în ce mai mare de carbon în atmosferă datorită arderii combustibililor fosili (petrol, gaz, cărbune etc.) - conform datelor, de exemplu, pentru perioada 1989-99, o medie de aproximativ 6,3 Gt pe an. De asemenea, fluxul de carbon în atmosferă crește din cauza defrișărilor și arderii parțiale a pădurilor - până la 1,7 Gt pe an (raportul IPCC, 2000), în timp ce creșterea biomasei care contribuie la absorbția CO2 este de doar aproximativ 0,2 Gt pe an. în loc de aproape 2 Gt pe an. Chiar și ținând cont de posibilitatea de a absorbi aproximativ 2 Gt de carbon suplimentar de către ocean, rămâne totuși un flux suplimentar destul de semnificativ (în prezent, aproximativ 6 Gt pe an), care crește conținutul de dioxid de carbon din atmosferă. În plus, absorbția dioxidului de carbon de către ocean poate scădea în viitorul apropiat și chiar și procesul invers este posibil - eliberarea de dioxid de carbon din oceane. Acest lucru se datorează unei scăderi a solubilității dioxidului de carbon cu creșterea temperaturii apei - de exemplu, atunci când temperatura apei crește de la doar 5 la 10 ° C, coeficientul de solubilitate al dioxidului de carbon din acesta scade de la aproximativ 1,4 la 1,2.

Deci, fluxul de dioxid de carbon în atmosferă cauzat de activitatea economică nu este mare în comparație cu unele fluxuri naturale, totuși, necompensarea acestuia duce la o acumulare treptată a CO2 în atmosferă, care distruge echilibrul de intrare și ieșire de CO2 care s-a dezvoltat. de-a lungul miliardelor de ani a evoluției Pământului și a vieții de pe acesta.

Numeroase fapte din trecutul geologic și istoric mărturisesc relația dintre schimbările climatice și fluctuațiile conținutului de gaze cu efect de seră. În perioada de acum 4 până la 3,5 miliarde de ani, strălucirea Soarelui a fost cu aproximativ 30% mai mică decât acum. Cu toate acestea, chiar și sub razele soarelui tânăr, „pal”, s-a dezvoltat viața pe Pământ și s-au format roci sedimentare: cel puțin pe o parte a suprafeței pământului, temperatura era peste punctul de îngheț al apei. Unii oameni de știință sugerează că în acel moment în atmosfera pământului se afla o axă de 1000 de ori mai mare. dioxid de carbon decât este acum, iar acest lucru a compensat lipsa energiei solare, deoarece mai multă căldură radiată de Pământ a rămas în atmosferă. Efectul de seră în creștere ar putea deveni unul dintre motivele climatului excepțional de cald mai târziu - în epoca mezozoică (era dinozaurilor). Conform analizei resturilor fosile de pe Pământ la acea vreme, era cu 10-15 grade mai cald decât acum. De remarcat că atunci, în urmă cu 100 de milioane de ani și mai devreme, continentele ocupau o altă poziție decât în ​​timpul nostru, iar circulația oceanică era și ea diferită, astfel încât transferul de căldură de la tropice către regiunile polare ar putea fi mai mare. Cu toate acestea, calculele lui Eric J. Barron, acum la Universitatea din Pennsylvania, și alții arată că nu mai mult de jumătate din încălzirea mezozoică ar putea fi legată de geografia paleocontinentală. Restul încălzirii este ușor de explicat printr-o creștere a dioxidului de carbon. Această presupunere a fost prezentată pentru prima dată de oamenii de știință sovietici A. B. Ronov de la Institutul Hidrologic de Stat și M. I. Budyko de la Observatorul Geofizic Principal. Calculele care susțin această sugestie au fost făcute de Eric Barron, Starley L. Thompson de la Centrul Național pentru Cercetare Atmosferică (NCAR). Dintr-un model geochimic dezvoltat de Robert A. Berner și Antonio C. Lazaga de la Universitatea Yale și regretatul Robert. Câmpurile din Texas s-au transformat într-un deșert după o secetă care a durat ceva timp în 1983. O astfel de imagine, conform calculelor modelelor computerizate, poate fi observată în multe locuri dacă, ca urmare a încălzirii globale, umiditatea solului scade în regiunile centrale ale continentele, unde este concentrată producția de cereale.

M. Garrels de la Universitatea din Florida de Sud, rezultă că dioxidul de carbon ar putea fi eliberat în timpul activității vulcanice excepțional de puternice pe crestele oceanice, unde magma în creștere formează un nou fund oceanic. Dovezile directe ale unei legături între gazele cu efect de seră atmosferice și climă în timpul glaciațiilor pot fi „extrase” din bulele de aer înglobate în gheața din Antarctica, care s-a format în vremuri străvechi prin compactarea zăpezii care cădeau. Un grup de cercetători condus de Claude Lauriu de la Laboratorul de Glaciologie și Geofizică din Grenoble a studiat o coloană de gheață lungă de 2000 m (corespunzătoare unei perioade de 160 de mii de ani) obținută de cercetătorii sovietici la stația Vostok din Antarctica. Analiza de laborator a gazelor conținute în această coloană de gheață a arătat că în atmosfera antică, concentrațiile de dioxid de carbon și metan s-au schimbat în mod concert și, mai important, „în timp” cu modificări ale temperaturii medii locale (a fost determinată de raportul a concentrațiilor izotopilor de hidrogen din moleculele de apă). În ultima perioadă interglaciară, care a durat deja 10 mii de ani, și în perioada interglaciară premergătoare acesteia (acum 130 mii de ani) care a durat tot 10 mii de ani, temperatura medie în această regiune a fost cu 10 °C mai mare decât în ​​timpul glaciațiilor. (În ansamblu, pământul a fost cu 5°C mai cald în perioadele indicate.) În aceleași perioade, atmosfera conținea cu 25% mai mult dioxid de carbon și cu 100.070 mai mult metan decât în ​​timpul glaciațiilor. Nu este clar dacă modificarea gazelor cu efect de seră a fost cauza și efectul a fost schimbările climatice sau invers. Cel mai probabil, cauza glaciațiilor au fost schimbările în orbita Pământului și dinamica specială a înaintării și retragerii ghețarilor; cu toate acestea, aceste fluctuații climatice ar fi putut fi exacerbate de modificările biotei și fluctuațiile circulației oceanice, care afectează conținutul de gaze cu efect de seră din atmosferă. Date și mai detaliate despre fluctuațiile gazelor cu efect de seră și schimbările climatice sunt disponibile pentru ultimii 100 de ani, timp în care s-a înregistrat o creștere suplimentară de 25% a dioxidului de carbon și de 100% a metanului. „Înregistrările” temperaturii medii globale din ultimii 100 de ani au fost studiate de două echipe de cercetători conduse de James E. Hansen de la Institutul Goddard pentru Cercetări Spațiale din cadrul Administrației Naționale de Aeronautică și Spațiu și T. M. L. Wigley de la Divizia de climă a Universității din Europa de Est. Anglia.

Retenția de căldură de către atmosferă este componenta principală a balanței energetice a Pământului (Fig. 8). Aproximativ 30% din energia care vine de la Soare este reflectată (stânga) fie din nori, fie din particule, fie de pe suprafața Pământului; restul de 70% sunt absorbiti. Energia absorbită este re-emisă în domeniul infraroșu de către suprafața planetei.

Orez.

Acești oameni de știință au folosit măsurători de la stațiile meteorologice împrăștiate pe toate continentele (echipa Diviziei Climatice a inclus și măsurători pe mare în analiză). În același timp, în cele două grupe au fost adoptate diferite metode de analiză a observațiilor și de luare în considerare a „distorsiunilor”, legate, de exemplu, de faptul că unele stații meteorologice „s-au mutat” în alt loc peste o sută de ani, iar unele situate în orașe au dat date „contaminate” » influența căldurii generate de întreprinderile industriale sau acumulate în timpul zilei de clădiri și trotuar. Ultimul efect, care duce la apariția „insulelor de căldură”, este foarte vizibil în țările dezvoltate, precum Statele Unite. Cu toate acestea, chiar dacă corecția calculată pentru Statele Unite (a fost obținută de Thomas R. Karl de la Centrul Național de Date Climatice din Asheville, Carolina de Nord și P. D. Jones de la Universitatea din East Anglia) este extinsă la toate datele de pe glob , în ambele înregistrări va rămâne "<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.

Schimbul de carbon între atmosferă și diverse „rezervoare” de pe Pământ (Fig. 9). Fiecare număr indică, în miliarde de tone, carbonul (sub formă de dioxid) pe an sau stocat într-un rezervor. În aceste cicluri naturale, dintre care unul „se închide” de pământ, iar celălalt de ocean, se elimină din atmosferă doar atât de mult dioxid de carbon cât intră în ea, dar activitatea umană – defrișarea și arderea combustibililor fosili – duce la faptul că că conținutul de carbon din atmosferă crește anual cu 3 miliarde de tone. Date preluate de la Bert Bolin de la Universitatea din Stockholm

Fig.9

Să presupunem că avem o prognoză rezonabilă a modului în care se vor schimba emisiile de dioxid de carbon. Ce schimbări vor avea loc în acest caz cu concentrația acestui gaz în atmosferă? Dioxidul de carbon din atmosferă este „consumat” de plante, precum și de ocean, unde este folosit pentru procese chimice și biologice. Pe măsură ce concentrația de dioxid de carbon din atmosferă se modifică, probabil că se va schimba și rata de „consum” a acestui gaz. Cu alte cuvinte, procesele care provoacă modificări ale conținutului de dioxid de carbon atmosferic trebuie să includă feedback. Dioxidul de carbon este „materia primă” pentru fotosinteza în plante, astfel încât consumul lui de către plante este probabil să crească odată cu acumularea lui în atmosferă, ceea ce va încetini această acumulare. În mod similar, deoarece conținutul de dioxid de carbon al apelor de suprafață ale oceanului este în echilibru aproximativ cu conținutul său din atmosferă, o creștere a absorbției de dioxid de carbon de către apa oceanului va încetini acumularea acestuia în atmosferă. Se poate întâmpla, totuși, ca acumularea de dioxid de carbon și alte gaze cu efect de seră în atmosferă să pună în mișcare mecanisme de feedback pozitiv care vor amplifica efectul climatic. De exemplu, schimbările climatice rapide ar putea duce la dispariția unor părți din păduri și alte ecosisteme, ceea ce ar slăbi capacitatea biosferei de a absorbi dioxidul de carbon. Mai mult, încălzirea poate duce la o eliberare rapidă a carbonului conținut în sol în compoziția materiei organice moarte. Acest carbon, care este de două ori mai mare decât în ​​atmosferă, este transformat constant în dioxid de carbon și metan de către bacteriile din sol. Vremea mai caldă le poate accelera „munca”, ceea ce va accelera eliberarea de dioxid de carbon (din solurile uscate) și de metan (din zonele ocupate de câmpuri de orez, din gropile de gunoi și zonele umede). Destul de mult metan este, de asemenea, depozitat în sedimente de pe platforma continentală și sub stratul de permafrost din Arctica sub formă de clatrați - rețele moleculare formate din metan și molecule de apă.Încălzirea apelor de raft și topirea permafrostului poate duce la eliberarea. de metan.În ciuda acestor incertitudini, mulți cercetători consideră că absorbția dioxidului de carbon de către plante și ocean va încetini acumularea acestui gaz în atmosferă - cel puțin în următorii 50 până la 100 de ani.în atmosferă, aproximativ jumătate va rămâne. Acolo. Rezultă că o dublare a concentrației de dioxid de carbon față de 1900 (la un nivel de 600 ppm) va avea loc aproximativ între 2030 și 2080. Cu toate acestea, alte gaze cu efect de seră sunt probabil să se acumuleze mai repede în atmosferă.

Principalul motiv al impactului asupra climei este considerat a fi o creștere a ponderii gazelor cu efect de seră în atmosferă, ducând la o creștere a temperaturii, urmată de topirea ghețarilor și o creștere a nivelului oceanelor, ceea ce va determina o creștere dramatică. schimbarea climatului global. Timp de 130 de ani, din 1860 până în 1990, temperatura medie globală a atmosferei a crescut cu 1 °C și această tendință continuă până în prezent.

Pentru prima dată, ideea efectului de seră a fost exprimată de J. B. Fourier în 1827. Potrivit acestuia, atmosfera este ca o înveliș de sticlă transparentă care permite luminii soarelui să pătrundă la suprafața pământului, dar întârzie radiația latentă a Pământ.

Esență efect de sera este după cum urmează: gazele cu efect de seră acționează ca sticlă, în urma căreia căldura este concentrată sub învelișul pe care îl creează în jurul pământului. Energia luminii, care pătrunde prin atmosferă, este absorbită de suprafața planetei noastre, se transformă în energie termică și este eliberată sub formă de căldură. Căldura, după cum știți, spre deosebire de lumină, nu iese prin sticlă, ci se acumulează în interiorul serei, ridicând semnificativ temperatura aerului și crescând evaporarea. Principalul absorbant al radiațiilor termice de la Soare și de la suprafața pământului este apa, care este prezentă sub formă de vapori și nori. Mai puțin de 7% din radiația emisă de suprafața pământului trece prin „ferestre de transparență”, dar aceste ferestre sunt reduse semnificativ datorită prezenței moleculelor de gaze cu efect de seră în atmosferă.

Gaze cu efect de seră

Metan. Încălzirea globală este de 12% din cauza metanului (CH 4). Se formează în procesul de descompunere bacteriană anaerobă în mlaștini, în câmpurile de orez și gropile de gunoi, în stomacul vacilor și oilor și în intestinele termitelor, scurgeri din puțuri de gaz, conducte de gaz, cuptoare, cuptoare. În ultimele decenii, conținutul de metan a crescut datorită creșterii suprafeței ocupate de orez, precum și ca urmare a înființării de mari ferme zootehnice. Metanul persistă în troposferă timp de aproximativ 11 ani. Fiecare moleculă de CH4 contribuie la efectul de seră de 25 de ori mai mult decât o moleculă de CO2. Emisiile de metan cresc cu 1% pe an.

Oxid de azot. Încălzirea globală este de 6% din cauza protoxidului de azot (N 2 O). Este eliberat în timpul descompunerii îngrășămintelor cu azot în sol, din efluenții fermelor zootehnice și în timpul arderii biomasei. Persiste în troposferă în medie 150 de ani. Fiecare moleculă N 2 O contribuie de 230 de ori mai eficient la încălzirea globală decât o moleculă de CO 2. Emisiile cresc cu 0,2% anual.

Ca urmare a încălzirii, în soarta planetei noastre se pot întâmpla lucruri ireparabile: ghețarii Groenlandei, Oceanul Arctic, Polul Sud și, în cele din urmă, ghețarii de munte vor începe să se topească; nivelul Oceanului Mondial va crește semnificativ (cu 1,5-2 m și mai mult). Temperatura medie a Antarcticii va crește cu 5 o C, ceea ce este suficient pentru a topi întreaga calotă glaciară. Nivelul Oceanului Mondial va crește peste tot cu 4,5-8 m și multe zone de coastă vor fi inundate (Shanghai, Cairo, Veneția, Bangkok, zone mari de câmpii fertile din India vor fi inundate), iar milioane de oameni vor fi nevoiți să migrează adânc în continente, în regiuni muntoase; influența oceanului asupra uscatului va crește prin furtuni, maree înalte și maree joase. Egalizarea temperaturii la ecuator și poli va duce la o încălcare a circulației atmosferice actuale, o modificare a regimului de precipitații (precipitații rare în zonele agricole), o scădere a producției de cereale, carne și alte produse alimentare. Există puține speranțe pentru irigarea acestor teritorii, deoarece și astăzi nivelul apei subterane a scăzut considerabil, iar până la jumătatea secolului rezervele lor vor fi practic epuizate. Influența „efectului de seră” asupra climei regionale începe deja să se manifeste: secete de lungă durată în Africa de Sud (5 ani), America de Nord (6 ani), ierni calde etc.

Dioxid de carbon. Defrișările intensive, arderea combustibilului, gunoiul perturbă foarte vizibil echilibrul de dioxid de carbon existent în atmosferă. Fiecare atom de carbon al combustibilului atașează doi atomi de oxigen în timpul arderii pentru a forma dioxid de carbon, astfel încât masa de dioxid de carbon crește în comparație cu masa combustibilului ars (1 kg combustibil → 3 kg CO 2). În prezent, acest gaz este responsabil pentru încălzirea intensivă cu 57%. Emisiile de CO2 cresc cu 4% anual.

Fluoroclorocarburi(PHC sau CFC). Conținutul de CFC din atmosferă este scăzut în comparație cu CO 2 , dar au o capacitate termică destul de mare: absorb căldura mult mai intens (de 50 de ori mai mare) decât dioxidul de carbon. Aceste gaze sunt responsabile pentru 25% din încălzirea globală. Principalele surse sunt scurgerile de la aparatele de aer condiționat, evaporarea din dozatoarele de aerosoli. CFC-urile pot rămâne în atmosferă timp de 22-111 ani, în funcție de tipul lor. Emisiile de CFC cresc cu 5% anual.

Producția comercială de fluoroclorocarburi, adesea denumite freoni, a început la mijlocul anilor 1930. Cea mai mare cantitate de freon-11 (СFС1 3) și freon-12 (СF 2 С1 2) a fost utilizată ca agenți de suflare în producția de materiale polimerice poroase, umpluturi în pachete de aerosoli, precum și agenți frigorifici în frigidere și aparate de aer condiționat. Unele CFC au fost folosite ca degresant: Freon-113 (C 2 F 3 C1 3) și Freon-114 (C 2 F 4 C1 2). Ulterior, freonii de mai sus, datorită conținutului ridicat de clor, au fost înlocuiți cu CHC1P 2, care distruge ozonul într-o măsură mai mică, dar absoarbe razele IR într-o măsură mai mare și are un efect deosebit de activ asupra efectului de seră în timpul șederii acestuia în troposfera.

Ce este freonul

În 1931, când a fost sintetizat un agent frigorific, inofensiv pentru organismul uman, freonul. Ulterior, au fost sintetizați peste patru duzini de freoni diferiți, diferiți unul de celălalt prin calitate și cerc chimic.Cele mai ieftine și mai eficiente au fost R-11, R-12, care multă vreme s-au potrivit tuturor. În ultimii 15 ani, au căzut în disgrație din cauza proprietăților lor de epuizare a stratului de ozon. Toți freonii se bazează pe două gaze - metan CH 4 și etan - CH 3 -CH 3. În tehnologia de refrigerare, metanul este R-50, etanul este R-70. Toți ceilalți freoni se obțin din metan și etan prin înlocuirea atomilor de hidrogen cu atomi de clor și fluor. De exemplu, R-22 se obține din metan prin înlocuirea unui atom de hidrogen cu clor și doi cu fluor. Formula chimică a acestui freon este CHF 2 Cl. Calitățile fizice ale agenților frigorifici depind de conținutul a trei componente - clor, fluor și hidrogen. Deci, pe măsură ce numărul de atomi de hidrogen scade, inflamabilitatea agenților frigorifici scade, iar stabilitatea crește. Ele pot exista o lungă perioadă de timp în atmosferă fără a se descompune în părți și a dăuna mediului. Pe măsură ce numărul de atomi de clor crește, crește toxicitatea agenților frigorifici și capacitatea lor de epuizare a stratului de ozon. Daunele aduse fricilor roserului înghețat sunt excitate, focalizarea este aceeași, care se află în depozitul depozitului de nămol (R-410A, R-134A) și DO 13 la Ozonovo (R-). 1-1-1-1, Ozonovo (R---1-1-1-1, Ozono-Runsrey (R-1-1-1, Ozonovo (R---1-1-1, Ozonovo (R-) --1-1-1, Ozonovo (R-1-1-2 Totodată, potențialul de epuizare a stratului de ozon al freonului R-12, până în ultima vreme, cel mai răspândit în tot spațiul, a fost luat ca bucată. În proprietatea sarcinii de timp R-12, a fost ales freonul R-22, al cărui potențial de epuizare a stratului de ozon este de 0,05. În 1987, a fost adoptat Protocolul de la Montreal pentru a limita utilizarea substanțelor care epuizează stratul de ozon. În special, potrivit acestui act, autorii vor fi nevoiți să renunțe la utilizarea freonului R-22, la care lucrează astăzi 90% din toate aparatele de aer condiționat. În majoritatea partidelor europene, vânzarea aparatelor de aer condiționat pe acest freon va fi întreruptă deja în 2002-2004. Și multe modele fără precedent sunt deja livrate în Europa doar cu agenți frigorifici siguri pentru ozon - R-407C și R-410A.

Dacă acumularea de „gaze cu efect de seră” în atmosferă nu este întreruptă, atunci în a doua jumătate a acestui secol concentrația acestora va crește de aproximativ două ori, ceea ce va duce (după modelele computerizate) la încălzirea climatică în diferite regiuni cu o medie. de 1,5 - 4,5 ° С: în zonele reci cu 10 o C, iar în zonele tropicale - cu doar 1 - 2 o C.

Ca urmare a încălzirii, în soarta planetei noastre se pot întâmpla lucruri ireparabile: ghețarii Groenlandei, Oceanul Arctic, Polul Sud și, în cele din urmă, ghețarii de munte vor începe să se topească; nivelul Oceanului Mondial va crește semnificativ (cu 1,5-2 m și mai mult). Temperatura medie a Antarcticii va crește cu 5 "C, ceea ce este suficient pentru a topi întreaga calotă glaciară. Nivelul Oceanului Mondial va crește peste tot cu 4,5-8 m și multe zone de coastă vor fi inundate (Shanghai, Cairo, Veneția, Bangkok, suprafețe mari de zone joase fertile vor fi inundate). în India), iar milioane de oameni vor fi forțați să migreze adânc în continente, în zone muntoase; influența oceanului pe uscat va crește prin furtuni crescute, maree înaltă, mareele joase.Egalizarea temperaturii la ecuator și poli va duce la o încălcare a circulației atmosferice actuale, o modificare a regimului de precipitații (precipitații slabe în zonele agricole), o scădere a producției de cereale, carne și alte produse alimentare. . Există puține speranțe pentru irigarea acestor teritorii, deoarece astăzi nivelul apei subterane a scăzut considerabil, iar până la jumătatea secolului rezervele lor vor fi practic epuizate. deja începe să se arate: secete lungi în Africa de Sud (5 ani) , Severn oh America (6 ani), ierni calde etc.

Odată cu încălzirea generală, iernile vor fi mai reci decât înainte, iar verile vor fi mai calde. În plus, secetele, inundațiile, uraganele, tornadele și alte anomalii meteorologice și climatice vor deveni mai frecvente și mai severe. Încălzirea va fi însoțită de o scădere a bioproductivității, de răspândirea dăunătorilor și a bolilor.