Парниковый эффект. Изменение климата

Раздел 6. ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

Средняя температура на поверхности Земли долгое время составляла около +15°С. При такой температуре литосфера и атмосфера находятся в тепловом равновесии, но в последние десятилетия деятельность человека привносит дисбаланс в соотношение поглощаемой и выделяемой энергии. Динамика глобального климата вызвана разнообразными процессами, приводящими к изменению характеристик потоков лучистой энергии солнца внутри системы «Солнце-Земля».

Перечислим основные возможные причины изменения климата:

- изменение светимости Солнца или параметров орбиты Земли;

- изменение доли коротковолнового излучения Солнца, подходящего к верхней границы атмосферы и поглощаемого атмосферой или поверхностью Земли;

- изменение потока уходящего от Земли длинноволнового излучения на верхней границе тропосферы;

- изменение количества тепла, запасаемого в глубинах океана.

До вмешательства человека в глобальные процессы Земли, процессы, происходящие на ее поверхности и в атмосфере, в основном были связаны с содержанием в природе газов, которые ученые назвали «парниковыми». К ним относятся: диоксид углерода (СО₂), оксид азота (N₂O), метан (СН₄), озон (О₃), водяные пары (Н₂О).

Изменение концентрации любого их этих газов, а также добавление антропогенных хлорфторуглеродов (ХФУ) сказывается на распределении потоков излучения в атмосфере по высоте: увеличение количества такого газа может привести к заметному нагреву тропосферы и охлаждению стратосферы.

Что же такое – парниковый эффект? Принцип работы парника следующий. Стекло или пленка пропускает коротковолновое ультрафиолетовое излучение, которое нагревает почву и воздух в парнике, а обратный процесс остывания ночью идет существенно медленней вследствие задерживания пленкой длинноволнового теплового излучения земли. Поэтому температура воздуха внутри парника всегда на несколько градусов выше по сравнению с окружающей средой. На Земле роль стекла или пленки играет сама воздушная масса.

Парниковые газы временно удерживают тепло в атмосфере, благодаря чему создается парниковый эффект. Атмосфера всегда обладала парниковым эффектом, так как в ней всегда существовала определенная концентрация парниковых газов. Без парникового эффекта средняя температура Земли была бы на 33°С ниже существующего среднего уровня 15^оС.

За последние сто лет наблюдений атмосфера потеплела более, чем на 1^оС. Это почти не влияет на процессы фотосинтеза, но значительно ускоряет процессы дыхания растений и почв, что приводит к ускорению распада их органических веществ и усиленному образованию СО₂ и метана, основных парниковых газов.

Ученые предполагают, что вследствие промышленной революции средняя глобальная температура Земли в течение ХХI века будет увеличиваться каждое десятилетие на 0,3°С. Это приведет к таянию ледников и подъему уровня Мирового океана к началу ХХII века на 0,65 м, что вызовет опасную ситуацию для жизнедеятельности более 1 млрд. человек. Подвергнутся затоплению низменные территории практически всех стран, имеющих береговую линию морей и океанов, прежде всего США, Англии, Франции, Китая, Бангладеш, Египта, Индонезии, Мозамбика, Пакистана и др.

Очевидно, тенденция в Европе к более частой суровой погоде и мокрым зимам, перемежаемым крайне сильными ливнями, совпадает с явлениями, которых эксперты ожидают от глобального потепления.

Основными причинами накопления «парниковых» газов являются:

· уменьшение в целом фотосинтетической активности растительного мира в результате прогрессирующего уничтожения лесов;

· сжигание в огромных количествах угля, нефти, газа;

· чрезвычайно интенсивное «закисление» природы, вызывающее резкое увеличение уровня СО₂ в атмосфере. Почти на 100% - это фактор производственной деятельности человека. Происходит интенсивный приток в воды, атмосферу и почву разнообразных минеральных и органических кислот, которые сразу же вступают в реакцию нейтрализации с веществами щелочных свойств, образуя соответствующие соли. Основным нейтрализатором кислот в природе являются соли угольной кислоты – кальциевые, магниевые, калиевые, натриевые и т.д.

По данным российских, французских и американских исследователей, уровень газов, создающих в атмосфере Земли парниковый эффект, в настоящее время является самым высоким за последние 420 тыс. лет. Исследования проводились на российской антарктической базе «Восток», где, разбуривая льды, исследователи достигли рекордной глубины 3620 м, которая соответствует слою, образовавшемуся 420 тыс. лет назад. Пузырьки воздуха, содержащиеся в толще льда, стали своеобразным архивом состояния атмосферы. В период глобального потепления уровень газов, вызыва­ющих парниковый эффект (углекислый газ, метан и др.), повышался, а во время похолодания — уменьшался.

Ученым удалось выяснить, что за этот период температура на земле регулярно колебалась. Точную причину таких колебаний исследователи назвать пока затрудняются, однако некоторые высказывают предположение, что они вызваны изменением орбиты Земли по отношению к Солнцу.

Ученые выяснили: подавляющую часть времени циклоны потепления и похолодания оставались неизменными. Сбой произошел, когда началась эпоха индустриализации. Эти сведения не оставляют никаких сомнений в том, что нынешнее состояние атмосферы выбивается из общего климатического ритма планеты. Уровень содержания углекислого газа и метана в наше время соответственно на 30% и 100% выше, чем в доиндустриальную эпоху.

Американские ученые получили новые данные, свидетельствующие о потеплении земного климата. Они взяли пробы из ледника Дасуопу в южной части тибетского плато, находящегося на высоте более 6 км над уровнем моря. Этот ледник существует 400 тыс. лет. Анализ водородного состава льда позволил определить год, в котором образовался тот или иной слой, а также температуру воздуха в то время. Согласно полученным данным, последние 50 лет, особенно 90-е гг. XX столетия, были самыми теплыми за последнюю тысячу лет.

Статистика свидетельствует, что в странах третьего мира на душу населения приходится в среднем 0,5 т выбросов углекислого газа в год, в то время как в индустриально развитых странах мира — в 10 и более раз выше этого показателя. США выбрасывают в атмосферу 1 млрд. 200 млн. т углекислого газа, что составляет 20% от мирового выброса.

В 1997 г. выбросы парниковых газов в России составляли около 9% от мировой эмиссии. Это почти на 20% меньше, чем в 1990 г. Уменьшение обусловлено как значительным сокращением произ­водства, так и установлением рыночных цен на энергоносители.

По данным американских ученых, вырубка лесов и ведение интенсивного хозяйства являются одними из причин потепления на Земле. Исследование проведено с помощью компьютерной модели нашей планеты. В результате исследований ученые установили, что уничтожение лесов способствует повышению температур. Это воздействует на природу так же, как и заводы, фабрики, автомобили.

Исследования ученых в бассейне реки Амазонки показали, что вырубка лесов не только сокращает их способность поглощать углекислый газ. Как выяснилось, земля, оставленная после вырубки, не в состоянии также хорошо возвращать влагу в атмосферу. В результате в Бразилии количество осадков ежегодно сокращается на 20%.

В южной части американского штата Флорида, где болота осушены под строительство домов и плантации сахарного тростника, средняя температура в XX столетии увеличилась на 0,5°С. После изменения земной поверхности летние дожди выпадают значительно реже. Вследствие этого пожары лесов во Флориде стали значительно чаще.