Разрушительная сила цунами

Прогноз цунами

Надежной защиты от цунами нет.

Мероприятия по частичной защите – сооружения волнорезов, молов, насыпей, устройство гаваней, т.к. закрытые бухты безопаснее открытых.

Для спасения людей и части материальных ценностей важно решить проблему прогноза цунами.

Важное значение для защиты населения от цунами имеют службы предупреждения о приближении волн.

В открытом океане или море длина волны цунами порядка 100 км, а высота – порядка 1 м. Поскольку отношение высоты волны к ее длине порядка 10^-5, то цунами невозможно зарегистрировать с судов, но можно зафиксировать из космоса.

Система предупреждения цунами основана, главным образом, на обработке сейсмической информации, т.е. на опережающей регистрации землетрясений береговыми сейсмографами.

Время между землетрясением и порожденным им цунами колеблется от нескольких минут до суток. Этого запаса времени достаточно, чтобы спрогнозировать возникновение и момент прихода цунами и оповестить о его опасности жителей прибрежных районов.

При извещении о цунами надо срочно покинуть зону удара волны и территорию затопления и удалиться на расстояние 2 - 3 км.

Для практических целей важно обнаружение разрушительных цунами и опасных подводных землетрясений большой силы, угрожающих сооружениям и населенным пунктам, поскольку превентивные меры очень дорогостоящие.

Однако, эффективность предсказания опасных цунами на современном этапе развития науки мала: всего около 20-30%.

Разрушительная сила цунами при выходе на берег. Выполнение рекомендации «лучше срочно покинуть берег»

Атмосферные опасности

Как известно, атмосфера – это газовая среда вокруг Земли, вращающаяся вместе с нею.

В результате естественных процессов, протекающих в атмосфере, на Земле наблюдаются явления, которые представляют непосредственную опасность или затрудняют функционирование систем человека. К таким атмосферным опасностям относятся туманы, гололед, молнии, ураганы, бури, смерчи, метели, торнадо, ливни.

В атмосфере можно рассмотреть два типа гидроаэромеханических движений – течения и волны. Наиболее важное отличие волн от течений заключается в том, что волны не переносят собой массу, а течения -переносят.

Волновые движения атмосферы – это привычные нам внутренние волны, описывающие распространение звука.

С точки зрения безопасности жизнедеятельности можно лишь напомнить, что очень громкий звук и длительное применение слуховых наушников опасны для здоровья: могут привести к тугоухости и даже глухоте.

Решим задачу.

Найти акустическое давление сирены спецмашины, если сила звука при этом равна 40 Вт/м².

Примечание: использовать формулу I= p²/(kc) , где I – сила звука, p –акустическое давление, k –удельное сопротивление среды (для воздуха принять равным 0,3) c - скорость звука в воздухе ( принять равной 344 м/с).

Замечание: допустимый уровень акустического давления – 80 дб.

Торнадо

Типичный пример естественных (природных) опасностей, создаваемых течениями атмосферы – это торнадо.

Торнадо – природное атмосферное явление огромной разрушительной силы, приводящее к большим материальным потерям и, нередко, к человеческим жертвам.

Проблема описания поведения торнадо и процессов, протекающих в них, несмотря на большое число попыток, далека от завершения, что связано с невозможностью организации наблюдений внутри смерча из-за неизбежных поломок аппаратуры.

Торнадо представляет собой циркуляционные (закрученные) течения аэрозолей (газовзвесей).

Причиной закручивания газовзвесей является столкновение встречных потоков.

В Северном полушарии вращение происходит, как правило, против часовой стрелки, но известны случаи и обратного вращения.

Если бы смерчи не содержали взвешенных частиц или капель, то они не были бы видны.

Образование торнадо

Механизм образования торнадо изучен недостаточно. Можно лишь указать самые общие сведения о смерчах.

Отличительной чертой всех торнадо является материнское облако, из которого смерч зарождается.

Энергия обычного смерча сравнима с энергией атомной бомбы, взорванной США в 1945 г. во время испытаний.

Размеры торнадо велики: диаметр его нижнего поперечного сечения составляет 300…400 м. (при касании воды – 20…30 м.), а высота – от нескольких сотен метров до 1,5 км.

Большие размеры смерчей позволяют использовать для их описания модель динамики идеальной жидкости, но с замыкающими соотношениями, полученными методами кинетической теории газовзвесей.

Типичный вид торнадо

На фотографии снизу хорошо видны различные составляющие торнадо. Сверху - материнское облако, посередине «столб смерча», внизу, за пределами основного «столба смерча», - явление, называемое каскадом

Более редкий «бичеподобный» торнадо

Скорости движения торнадо

Средняя скорость перемещения смерча составляет 11…17 м/с. Косвенные оценки тангенциальной скорости торнадо дают значения от 20 м/с до 200…360 м/с.

Столь огромные тангенциальные скорости приводят к очень серьезным повреждениям окружающих объектов: стены деревянных домов насквозь протыкаются летящей доской; щепки протыкают деревья.

Торнадо обладает внутренней воронкообразной полостью с резко пониженным давлением. Давление настолько низкое, что приводит к взрыву изнутри замкнутых наполненных газом предметов. Внешняя граница смерча резко очерчена (ее можно считать поверхностью раздела сред).

Время существования торнадо:

от нескольких минут до более 7-ми часов, что позволяет применить для их описания теорию квазистационарных течений аэрозолей

Меры защиты от торнадо обусловлены невозможностью влияния на столь мощное явление как торнадо. Опознаются смерчи, как правило, с метеоспутников.

Система мер безопасности заключается в следующем:

1. Прежде всего, должно последовать предупреждающее сообщение.

2. Самые безопасные места – защитные сооружения гражданской обороны, подвалы и помещения первых этажей кирпичных зданий.

3. Если приближение торнадо застало на улице, нужно быстро укрыться в ближайшем углубленном помещении.

4. При нахождении на открытой местности нужно использовать любые углубления, прижимаясь в них к земле.

Кинетико-гидроаэродинамический подход к описанию газовзвесей позволяет продвинуться в изучении течений и процессов внутри торнадо. В частности, он дает:

• расчет увеличения радиуса торнадо с высотой;

• расчет уменьшения с высотой продольной скорости смерча, которая обратно пропорциональна квадрату радиуса «столба смерча»

• выявление обратно пропорциональной зависимости тангенциальной скорости от первой степени этого радиуса и дробно-степенную зависимости от безразмерной радиальной координаты

• выявление зависимости радиальной составляющей скорости от градиента продольной скорости

• расчет уменьшения давления внутри смерча по оси и по горизонтали от периферии к центру на оси смерча

• расчет параметров практически расширяющегося винтового движение элементарного объема смерча

4.4.1. ТЕХНОГЕННЫЕ ОПАСНОСТИ (аварии, катастрофы коммуникаций)

Очевидные преимущества, которые получил человек в результате технического прогресса, обернулись для него и окружающей природной среды огромными потерями, к которым приводят чрезвычайные ситуации, постоянно возникающие в результате производственной и хозяйственной деятельности человека.

Опасности техногенного происхождения уже стали в категориях ущерба соизмеримыми с последствиями стихийных бедствий. Причем, если число природных катастроф при небольших колебаниях по годам в целом остается неизменным, число техногенных аварий растет.

Причин роста числа аварий и увеличения масштабов их последствий несколько.

Во-первых, с увеличением числа производственных объектов растет вероятность ежегодной аварии на одном из них.

Во-вторых, усложнение технологических процессов требует более высокой квалификации обслуживающего персонала, а цена технологической ошибки или субъективный фактор возрастает многократно.

В третьих, происходит уплотнение промышленных объектов и сближение источников энергии, сырья и производства для повышения эффективности производства и снижения затрат. А это неминуемо означает расширение зоны возможной аварии и поражение рядом находящихся смежных производств.

Рассмотрим случаи техногенных аварий и катастроф на примере химического загрязнения окружающей среды.

Химическое загрязнение — увеличение количества химических компонентов определённой среды, а также проникновение (введение) в неё химических веществ в концентрациях, превышающих норму или не свойственных ей. Наиболее опасно для природных экосистем и человека именно химическое загрязнение, поставляющее в окружающую среду различные токсиканты - аэрозоли, тяжелые металлы, пестициды, пластмассы, поверхностно-активные вещества и др.

Большинство органических полупродуктов и конечная продукция изготавливается из ограниченного числа основных продуктов нефтехимии. При переработке сырой нефти или природного газа на различных стадиях процесса, например, перегонке, каталитическом крекинге, удалении серы и алкилировании, возникают как газообразные, так и растворенные в воде и сбрасываемые в канализацию отходы.

К ним относятся остатки и отходы технологических процессов, не поддающиеся дальнейшей переработке. Эти отходы являются одним из основных источников химического загрязнения.

Газообразные выбросы установок перегонки и крекинга при переработке нефти в основном содержат углеводороды, моноксид углерода, сероводород, аммиак и оксиды азота. Та часть этих веществ, которую удается собрать в газоуловителях перед выходом в атмосферу, сжигается в факелах, в результате чего появляются продукты сгорания углеводородов, моноксид углерода, оксиды азота и диоксид серы. При сжигании кислотных продуктов алкилирования образуется фтороводород, поступающий в атмосферу.

Также имеют место неконтролируемые эмиссии, вызванные различными утечками, недостатками в обслуживании оборудования, нарушениями технологического процесса, авариями, а также испарением газообразных веществ из технологической системы водоснабжения и из сточных вод. Среди других загрязнителей биосферы доля окислов азота и свинца увеличивается постоянно. Ежегодный выброс этих соединений в атмосферу Земли достиг 50 млн.т.

Вещество	Планктон	Ракообразные	Моллюски	Рыбы
Медь	+++	+++	+++	+++
Цинк	+	++	++	++
Свинец	-	+	+	+++
Ртуть	++++	+++	+++	+++
Кадмий	-	++	++	++++
Хлор	-	+++	++	+++
Роданид	-	++	+	++++
Цианид	-	+++	++	++++
Фтор	-	-	+	++
Сульфид	-	++	+	+++

Основными неорганическими загрязнителями пресных и морских вод являются химические соединения, токсичные для обитателей водной среды (см. таблицу). Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются

затем по пищевой цепочке переходят к другим обитателям океана. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице, где использованы обозначения степени токсичности –«-» отсутствует, «+» очень слабая, «++» слабая, «+++» сильная, «++++»- очень сильная.

Кроме перечисленных в таблице веществ к опасным «загрязнителям» водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0 , тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5.

Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн. т солей. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов.

Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза.

Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками.

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением (водохранилища, озера).

Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв.км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество.

Эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.

Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями предприятиями металлургической промышленности определяется спецификой их производственной деятельности: непосредственное производство свинца и его соединений, попутное извлечение свинца из других видов сырья, содержащих свинец в виде примеси; очистка получаемой продукции от примеси свинца и т.д.

По данным Госкомстата России вклад различных отраслей промышленности в загрязнение атмосферного воздуха свинцом стационарными источниками оценивается, следующим образом:

§ цветная металлургия - 86,7%

§ машиностроение и металлообработка - 8,8%

§ черная металлургия - 8,8%

§ химическая и нефтехимическая промышленность - 0,5%

§ деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность - 0,3%

§ транспортные предприятия, пищевая промышленность, промышленность строительных материалов, электроэнергетика и топливная промышленность - по 0,1%

§ другие отрасли промышленности - около 1,8%.

На территории России сформировано несколько основных баз цветной металлургии. Различия их в специализации объясняются несхожестью географии лёгких металлов (алюминиевая, титано-магниевая промышленность) и тяжёлых металлов (медная, свинцово-цинковая, оловянная, никель-кобальтовая промышленности).

Производство тяжёлых цветных металлов в связи с небольшой потребностью в энергии приурочено к районам добычи сырья.

· По запасам, добыче и обогащению медных руд, а также по выплавке меди ведущее место в России занимает Уральский экономический район, на территории которого выделяются Красноуральский, Кировградский, Среднеуральский, Медногорский комбинаты.

· Свинцово-цинковая промышленность в целом тяготеет к районам распространения полиметаллических руд. К таким месторождениям относятся Садонское (Северный Кавказ), Салаирское (Западная Сибирь), Нерченское (Восточная Сибирь) и Дальнегорское (Дальний Восток).

· Центром Никель-Кобальтовой промышленности являются города: Норильск (Восточная Сибирь), Никель и Мончегорск (Северный экономический район).

Для получения лёгких металлов требуется большое количество энергии. Поэтому сосредоточение предприятий, выплавляющих легкие металлы, у источников дешёвой энергии — важнейший принцип их размещения.

· Сырьём для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (Бокситогорск), Урала (город Североуральск), нефелины Кольского полуострова (Кировск) и юга Сибири (Горячегорск). Из этого алюминиевого сырья в районах добычи выделяют окись алюминия — глинозём. Получение из него металлического алюминия требует больших затрат электроэнергии. Поэтому алюминиевые заводы строят вблизи крупных электростанций, преимущественно ГЭС (Братской, Красноярской и др.).

· Титано-магниевая промышленность размещается преимущественно на Урале, как в районах добычи сырья (Березниковский титано-магниевый завод), так и в районах дешёвой энергии (Усть-Каменогорский титано-магниевый завод). Заключительная стадия титано-магниевой металлургии — обработка металлов и их сплавов — чаще всего размещается в районах потребления готовой продукции.

· Что касается черной металлургии, то в центральной части России большая часть железорудного сырья добывается в районе Курской аномалии. В промышленных масштабах железорудное сырьё производится также на Карельском полуострове и на Урале, а также в Сибири (добыча ведётся в Кузбассе, Красноярском крае, Хакасии и близких им районах).

Большие запасы железной руды в Восточной Сибири практически не осваиваются из-за отсутствия инфраструктуры (железных дорог для вывоза сырья).

· Два основных района производства коксующегося угля в России — Печорский (Воркута) и Кузнецкий бассейн (Кузбасс).

Крупные угольные поля есть также в Восточной Сибири; они отчасти разрабатываются, однако промышленное их освоение упирается в отсутствие транспортной инфраструктуры.

Большое количество отходов связанно с производством энергии, на потреблении которой основана вся хозяйственная деятельность. Вследствие сжигания ископаемого топлива в целях получения энергии в атмосферу сейчас идет мощный поток восстановительных газов.

В таблице, изображенной на следующей странице, приведены данные о вредных выбросах электростанций, мощностью более миллиона киловатт, за период в один год.

Топливо	Выбросы, тонны
CO	NO2	SO2	Углеводороды
Уголь
Нефть
Природный газ	-		20,4

По данным ГИБДД России в России сейчас насчитывается не менее 36 млн. автомобилей. Темпы прироста парка автомобилей за последний год составили в среднем по России около 17%. На долю автомобилей приходится 25% сжигаемого топлива. За время эксплуатации, равное 6 годам, один усредненный автомобиль выбрасывает в атмосферу:

§ 9т. - CO₂,

§ 0,9т. - CO,

§ 0,25т. - NO₂,

§ 80 кг углеводородов.

Суммарное поступление свинца в атмосферу от автотранспорта на территории России в 2000 г. оценивалось величиной около 4000 т. Пространственное распределение этих выбросов, показывает, что максимальная нагрузка свинца от выбросов автотранспорта приходятся на Московскую и Самарскую области. За ними следуют Калужская, Нижегородская, Владимирская области и другие субъекты Федерации, расположенные в центральной части России и Северного Кавказа. Наибольшие абсолютные выбросы свинца отмечаются в Уральском (685 т.), Поволжском (651 т.) и Западно-Сибирском (568 т.) регионах. 54% общей массы свинца поступает в атмосферу от грузового транспорта.

Закон «Об охране окружающей среды» определяет основы, по которым обеспечивается экологическая безопасность. Основными принципами охраны окружающей среды, следуя этому закону, являются:

· соблюдение права человека на благоприятную окружающую среду;

· обеспечение благоприятных условий жизнедеятельности человека;

· научно обоснованное сочетание экологических, экономических и социальных интересов человека, общества и государства в целях обеспечения устойчивого развития и благоприятной окружающей среды;

· охрана, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов как необходимые условия обеспечения благоприятной окружающей среды и экологической безопасности;

· ответственность органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления за обеспечение благоприятной окружающей среды и экологической безопасности на соответствующих территориях;

· платность природопользования и возмещение вреда окружающей среде;

· независимость контроля в области охраны окружающей среды;

· презумпция экологической опасности планируемой хозяйственной и иной деятельности;

· обязательность оценки воздействия на окружающую среду при принятии решений об осуществлении хозяйственной и иной деятельности;

· обязательность проведения в соответствии с законодательством Российской Федерации проверки проектов и иной документации, обосновывающих хозяйственную и иную деятельность, которая может оказать негативное воздействие на окружающую среду, создать угрозу жизни, здоровью и имуществу граждан, на соответствие требованиям технических регламентов в области охраны окружающей среды;

· учет природных и социально-экономических особенностей территорий при планировании и осуществлении хозяйственной и иной деятельности;

· приоритет сохранения естественных экологических систем, природных ландшафтов и природных комплексов;

· допустимость воздействия хозяйственной и иной деятельности на природную среду исходя из требований охраны окружающей среды;

· обеспечение снижения негативного воздействия хозяйственной

и иной деятельности на окружающую среду в соответствии с нормативами в области охраны окружающей среды, которого можно достигнуть на основе использования наилучших существующих технологий с учетом экономических и социальных факторов;

· обязательность участия в деятельности по охране окружающей среды органов государственной власти РФ, органов государственной власти субъектов РФ, органов местного самоуправления, общественных и иных некоммерческих объединений, юридических и физических лиц;

· сохранение биологического разнообразия;

· обеспечение интегрированного и индивидуального подходов к установлению требований в области охраны окружающей среды к субъектам хозяйственной и иной деятельности, осуществляющим такую деятельность или планирующим осуществление такой деятельности;

· запрещение хозяйственной и иной деятельности, последствия воздействия которой непредсказуемы для окружающей среды, а также реализации проектов, которые могут привести к деградации естественных экологических систем, изменению и (или) уничтожению генетического фонда растений, животных и других организмов, истощению природных ресурсов и иным негативным изменениям окружающей среды;

· соблюдение права каждого на получение достоверной информации о состоянии окружающей среды, а также участие граждан в принятии решений, касающихся их прав на благоприятную окружающую среду, в соответствии с законодательством;

· ответственность за нарушение законодательства в области охраны окружающей среды;

· организация и развитие системы экологического образования, воспитание и формирование экологической культуры;

· участие граждан, общественных и иных некоммерческих объединений в решении задач охраны окружающей среды;

· международное сотрудничество Российской Федерации в области охраны окружающей среды.

Проблема химического загрязнения в России с развитием промышленности становится все более и более острым вопросом экологической безопасности

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОПАСНОСТИ

Этим опасностям будет уделено основное внимание в дальнейшем. Рассмотрим теорию глобального потепления климата.

Уже более десятилетия в центре внимания мировой общественности

находится вопрос о возможности глобального потепления. Если судить по новостным лентам интернет-сайтов и заголовкам газет, может показаться, что это самая актуальная научная, социальная и экономическая проблема, стоящая сегодня перед человечеством.

За последние полвека температура на юго-западе Антарктики, на Антарктическом полуострове, возросла на 2,5 C.

В 2002 году от шельфового ледника Ларсена площадью 3250 км² и толщиной свыше 200 метров, расположенного на Антарктическом полуострове, откололся айсберг площадью свыше 2500 км², что фактически означает разрушение ледника. Весь процесс разрушения занял всего 35 дней. До этого ледник оставался стабильным в течение 10 тысяч лет, с конца последнего ледникового периода. На протяжении тысячелетий мощность ледника уменьшалась постепенно, но во второй половине XX века скорость его таяния существенно возросла. Таяние ледника привело к выбросу большого количества айсбергов (свыше тысячи) в море Уэдделла.

Разрушаются и другие ледники. Так, летом 2007 года от шельфового ледника Росса откололся айсберг длиной 200 км и шириной 30 км; несколько раньше, весной 2007 года, от антарктического материка откололось ледяное поле длиной 270 км и шириной 40 км. Скопление айсбергов препятствует выходу холодных вод из моря Росса, что приводит к нарушению экологического баланса (одним из следствий, например, является гибель пингвинов, лишившихся возможности добраться до привычных источников питания из-за того, что лёд в море Росса держался дольше обычного).

Отмечено ускорение процесса деградации вечной мерзлоты: с начала 1970-х годов температура грунтов в Западной Сибири повысилась на 1,0 C, в центральной Якутии — на 1—1,5 °C. На севере Аляски с середины 1980-х годов температура верхнего слоя мёрзлых пород увеличилась на 3°C.

В качестве одной из причин указанных явлений называют парниковый эффект, порождённый антропогенными факторами. Парниковый эффект— повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

На Земле основными парниковыми газами являются: водяной пар (ответственен за 36-70 % парникового эффекта, без учёта облаков), углекислый газ (CO₂) (9-26 %), метан (CH₄) (4-9 %) и озон (3-7 %). Атмосферные концентрации CO₂ и CH₄ увеличились на 31 % и 149 % соответственно по сравнению с началом промышленной революции в середине XVIII века.

Такие уровни концентрации достигнуты впервые за последние 650 тысяч лет — тот период, для которого были получены достоверные данные из образцов полярного льда.

Угольные электростанции, автомобильные выхлопы, заводские трубы и другие созданные человечеством источники загрязнения вместе выбрасывают в атмосферу около 22 миллиардов тонн углекислого газа и других парниковых газов в год.

Животноводство, применение удобрений, сжигание угля и другие источники дают около 250 миллионов тонн метана в год.

Около трёх четвертей всех антропогенных выбросов парниковых газов за последние 20 лет вызваны использованием нефти, природного газа и угля. Большая часть остального вызвана изменениями ландшафта, в первую очередь вырубкой лесов. В пользу данной теории свидетельствуют некоторые факты: наблюдаемое потепление более значимо зимой, чем летом; ночью, чем днём; в высоких широтах, чем в средних и низких. А также является фактом то, что быстрое нагревание слоёв тропосферы происходит на фоне не очень быстрого охлаждения слоёв стратосферы.

Существует и противоположная точка зрения. Некоторые исследователи, например, указывают на то, что повышение температуры происходит лишь в некоторых районах планеты, тогда как в других местах можно наблюдать её понижение, в частности в Европе в ближайшее время прогнозируется похолодание, в связи с ослаблением Гольфстрима.

Даже при фиксированном уровне солнечной радиации и постоянной концентрации парниковых газов на протяжении столетия колебание средней температуры поверхности может достигать 0,4 °С (этой проблеме была посвящена статья в «Nature», 1990, т. 346, с. 713). В частности, благодаря огромной тепловой инерции океана хаотические изменения в атмосфере способны вызывать последействие, сказывающееся десятилетия спустя. И для того чтобы наши попытки воздействовать на атмосферу давали нужный эффект, они должны заметно превышать естественный флуктуационный «шум» системы.

Более того, темпы, с которыми изменяется климатическое воздействие парниковых газов, отнюдь не коррелируют с потреблением углеводородного топлива, основного источника их антропогенных выбросов. Например, в начале 1940-х годов, когда темпы роста потребления топлива упали, глобальная температура росла особенно быстро, а в 1960–1970-х, когда потребление углеводородов быстро росло, глобальная температура, наоборот, снижалась. Несмотря на 30%-ное увеличение объема добычи углеродного топлива с 70-х к концу 90-х годов, скорость нарастания концентрации диоксида углерода и закиси азота за этот период резко замедлилась, а метана даже пошла на убыль.

Всю глубину нашего непонимания глобальных природных процессов особенно наглядно демонстрирует ход изменения концентрации метана в атмосфере. Начавшись за 700 лет до промышленной революции — еще во времена викингов, — этот процесс сейчас неожиданно остановился при продолжающемся росте добычи и соответственно антропогенной эмиссии углеводородов. Согласно данным двух независимых исследовательских групп из Австралии, а также из США и Нидерландов, в последние четыре года уровень метана в атмосфере остается постоянным.

Это хорошо иллюстрируют неожиданные выводы, к которым, независимо друг от друга пришли британские и американские учёные. По их утверждению глобальное потепление уравновешивает естественное охлаждение климата и возможность нового ледникового периода.

Тем не менее, на данный момент существует научный консенсус, что текущее глобальное потепление с высокой вероятностью объясняется деятельностью человека. Некоторые исследователи (например, П. Шварц и Д. Рэнделл) предлагают пессимистический прогноз, согласно которому уже в первой четверти XXI века возможен резкий скачок климата в непредвиденную сторону.

Для недопущения всяческих негативных последствий мировым сообществом приводится широкий спектр мер борьбы с глобальным потеплением. Их краеугольным камнем является Киотский протокол - международный документ, принятый в Киото (Япония) в декабре 1997 года в дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК). Он обязывает развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов в 2008-2012 годах по сравнению с 1990 годом. Период подписания протокола открылся 16 марта 1998 года и завершился 15 марта 1999. Киотский протокол стал первым глобальным соглашением об охране окружающей среды, основанным на рыночных механизмах регулирования — механизме международной торговли квотами на выбросы парниковых газов. Страны Приложения B Протокола определили для себя количественные обязательства по ограничению либо сокращению выбросов на период с 1 января 2008 до 31 декабря 2012 года. Цель ограничений — снизить в этот период совокупный средний уровень выбросов 6 типов газов (CO₂, CH₄, гидрофторуглеводороды, перфторуглеводороды, N₂O, SF₆) на 5,2 % по сравнению с уровнем 1990 года. В России Федеральный закон «О ратификации Киотского протокола к Рамочной конвенции Организации Объединённых Наций об изменении климата» был принят Госдумой РФ 22 октября 2004 года. Протокол одобрен Советом Федерации 27 октября 2004. Президент РФ Владимир Путин подписал его 4 ноября 2004 года (под № 128-фз).