Efectul de seră și modalități moderne de a rezolva problema. Efect de seră

1. Dacă temperatura Pământului continuă să crească, aceasta va avea un impact dramatic asupra climei lumii.

2. Mai multe precipitații vor avea loc la tropice, deoarece căldura suplimentară va crește conținutul de vapori de apă din aer.

3. În zonele aride, ploile vor deveni și mai rare și se vor transforma în deșerturi, drept urmare oamenii și animalele vor trebui să le părăsească.

4. Temperaturile mării vor crește și ele, ducând la inundarea zonelor de coastă joase și la creșterea numărului de furtuni severe.

5. Creșterea temperaturii pe Pământ poate duce la creșterea nivelului mării deoarece:

a) apa, atunci când este încălzită, devine mai puțin densă și se extinde;

b) creșterea temperaturilor ar putea topi o parte din gheața perenă care acoperă unele zone terestre, cum ar fi Antarctica sau lanțurile muntoase înalte.

Apa rezultată va curge în cele din urmă în mări, ridicându-le nivelul. Trebuie remarcat, totuși, că topirea gheții care plutește în mări nu va determina creșterea nivelului mării. Învelișul de gheață arctică este un strat imens de gheață plutitoare. La fel ca Antarctica, Arctica este, de asemenea, înconjurată de multe aisberguri.

Climatologii au calculat că, dacă ghețarii din Groenlanda și Antarctica se topesc, nivelul Oceanului Mondial va crește cu 70-80 m.

6. Terenul rezidential va fi redus.

7. Echilibrul apă-sare al oceanelor va fi perturbat.

8. Traiectorii ciclonilor și anticiclonilor se vor schimba.

9. Dacă temperatura de pe Pământ crește, multe animale nu se vor putea adapta la schimbările climatice. Multe plante vor muri din cauza lipsei de umiditate, iar animalele vor trebui să se mute în alte locuri în căutarea hranei și a apei. Dacă creșterea temperaturii duce la moartea multor plante, atunci multe specii de animale vor muri și ele.

Pe lângă consecinţele negative încălzire globală, există câteva aspecte pozitive de remarcat La prima vedere, un climat mai cald pare a fi un lucru bun, deoarece poate reduce facturile de încălzire și poate crește durata sezonului de creștere la latitudini medii și înalte. Creșterea concentrației de dioxid de carbon poate accelera fotosinteza.

Cu toate acestea, potențialele câștiguri ale randamentului pot fi compensate de pagubele cauzate de insecte dăunătoare, deoarece temperaturile în creștere accelerează reproducerea acestora. Solurile din unele zone vor fi nepotrivite pentru cultivarea culturilor de bază. Încălzirea globală ar accelera probabil descompunerea materiei organice din sol, ducând la intrarea suplimentară de dioxid de carbon și metan în atmosferă și accelerând efectul de seră. Ce ne așteaptă în viitor?

3. Prognoza de mediu Cuantificarea efectului de sera

Efectul de seră este determinat cantitativ ca diferență între temperatura medie de suprafață a atmosferei planetei și a acesteia temperatura efectivă. Efectul de seră este semnificativ pentru planetele cu atmosfere dense conţinând gazele, absorbind în infraroşu aria și proporțional cu densitatea atmosferă. O consecință a efectului de seră este, de asemenea, netezirea contrastelor de temperatură între polarŞi ecuatorial zone ale planetei și între temperaturile de zi și de noapte (vezi tabelul 1, temperaturile sunt date în Kelvins, - temperatura maximă medie (amiază ecuator), - temperatura minimă medie).

În prezent se discută diverse masuri, care ar putea preveni creșterea „supraîncălzirii antropice” a Pământului. Există o propunere de a extrage excesul de CO2 din aer, de a-l lichefia și de a-l injecta în adâncul oceanului folosind circulația sa naturală. O altă propunere este de a dispersa mici picături de acid sulfuric în stratosferă și, prin urmare, de a reduce sosirea radiației solare pe suprafața pământului.

Amploarea enormă a reducerii antropice a biosferei dă deja motive să credem că soluția la problema CO2 ar trebui realizată prin „tratarea” biosferei în sine, adică. refacerea solului și a stratului de vegetație cu rezerve maxime de materie organică acolo unde este posibil. În același timp, ar trebui intensificată căutarea, care să vizeze înlocuirea combustibililor fosili cu alte surse de energie, în primul rând inofensive pentru mediu, care nu necesită consum de oxigen, utilizarea mai largă a apei, energie eoliană, iar pentru viitor - energia de reacție a materiei. și antimaterie.

Se știe că fiecare nor are o căptușeală de argint și se dovedește că actualul declin industrial din țară s-a dovedit a fi benefic - pentru mediu. Volumele de producție au scăzut. și, în consecință, cantitatea de emisii nocive în atmosfera orașelor a scăzut.

Soluția la problema aerului curat este foarte reală. Prima este lupta împotriva reducerii acoperirii vegetale a Pământului, o creștere sistematică a compoziției sale din specii special selectate care curăță aerul de impuritățile dăunătoare. Institutul de Biochimie a Plantelor a demonstrat experimental că multe plante sunt capabile să absoarbă din atmosferă componente dăunătoare pentru oameni, cum ar fi alcanii și hidrocarburile aromatice, precum și compușii carbonilici, acizii, alcoolii, uleiuri esentiale si altele.

Un loc important în lupta împotriva poluării aerului îl are irigarea deșerților și organizarea agriculturii cultivate aici, precum și crearea de puternice centuri de protecție forestieră. Rămâne de făcut o cantitate imensă de muncă pentru a reduce și a opri complet emisia de fum și a altor produse de ardere în atmosferă. Căutarea tehnologiei pentru întreprinderile industriale „fără conducte” care funcționează după o schemă tehnologică închisă - folosind toate deșeurile de producție - devine din ce în ce mai urgentă.

Activitatea umană are o amploare atât de grandioasă încât a dobândit deja o scară globală de formare a naturii. Până acum, am căutat în principal să luăm cât mai mult posibil din natură. Și căutarea în această direcție va continua. Dar vine timpul să lucrăm la fel de intenționat asupra modului de a da înapoi naturii ceea ce luăm de la ea. Nu există nicio îndoială că geniul omenirii este capabil să rezolve această sarcină enormă.

ÎN straturile atmosferice Există multe fenomene pe planeta noastră care afectează direct conditiile climatice Pământ. Acest fenomen este considerat a fi efectul de seră, caracterizat printr-o creștere a temperaturii straturilor atmosferice inferioare ale globului în comparație cu temperatura radiației termice a planetei noastre, care poate fi observată din spațiu.

Acest proces este considerat unul dintre cele globale probleme de mediu modernitate, deoarece datorită acesteia, căldura solară este reținută sub formă de gaze cu efect de seră la suprafața Pământului și creează condițiile prealabile pentru încălzirea globală.

Gazele cu efect de seră care afectează clima planetei

Principiile efectului de seră au fost mai întâi luminate de Joseph Fourier, luând în considerare diferite tipuri mecanismele de formare a climei Pământului. În același timp, factorii care influențează condițiile de temperatură ale zonelor climatice și transferul calitativ de căldură și factorii care influențează starea generala echilibru termic a planetei noastre. Efectul de seră este asigurat de diferența de transparență a atmosferelor în domeniul infraroșu îndepărtat și vizibil. Bilanțul termic al globului determină clima și temperaturile medii anuale la suprafață.

Așa-numitele gaze cu efect de seră, care blochează razele infraroșii care încălzesc atmosfera Pământului și suprafața acesteia, participă activ la acest proces. În ceea ce privește gradul de influență și impact asupra echilibrului termic al planetei noastre, următoarele tipuri de gaze cu efect de seră sunt considerate a fi principalele:

• vapori de apă
• Metan

Principalul de pe această listă este vaporii de apă (umiditatea aerului în troposferă), care aduce principala contribuție la efectul de seră al atmosferei terestre. Freonii și oxidul de azot participă, de asemenea, la acțiune, dar concentrațiile scăzute de alte gaze nu au un efect atât de semnificativ.

Principiul de acțiune și cauzele efectului de seră

Efectul de seră, așa cum este numit și efectul de seră, constă în pătrunderea radiațiilor cu unde scurte de la Soare la suprafața Pământului, care este facilitată de dioxid de carbon. În acest caz, radiația termică a Pământului (undă lungă) este întârziată. Ca urmare a acestor acțiuni ordonate, atmosfera noastră este încălzită pentru o lungă perioadă de timp.

De asemenea, esența efectului de seră poate fi considerată ca și posibilitatea unei creșteri a temperaturii globale a Pământului, care poate apărea ca urmare a unor modificări semnificative ale balanței termice. Un astfel de proces poate duce la acumularea treptată a gazelor cu efect de seră în atmosfera planetei noastre.

Cel mai evident cauza efectului de seră numită eliberare de gaze industriale în atmosferă. Se dovedește că rezultatele negative ale activității umane (incendiile de pădure, emisiile de automobile, munca diferitelor întreprinderi industriale și arderea reziduurilor de combustibil) devin cauze directe ale încălzirii climatice. Defrișarea este, de asemenea, unul dintre aceste motive, deoarece pădurile sunt cei mai activi absorbanți de dioxid de carbon.

Dacă sunt normalizate pentru organismele vii, atunci ecosistemele și oamenii Pământului vor trebui să încerce să se adapteze la regimurile climatice schimbate. Cu toate acestea, soluția cea mai rezonabilă ar fi totuși reducerea și apoi reglementarea emisiilor.

În ultimele decenii, am auzit din ce în ce mai mult despre problema încălzirii globale și a efectului de seră. Politicienii, oamenii de știință și jurnaliștii se ceartă despre ce fel de schimbare climatică ne așteaptă în viitorul apropiat, la ce va duce aceasta și cât de implicați sunt oamenii înșiși în asta. În această postare vom încerca să înțelegem cauzele și consecințele efectului de seră.

De ce vorbesc despre efectul de seră?

În secolul al XIX-lea, oamenii de știință au început să facă observații regulate ale vremii și climei de pe întreaga planetă. Dar de fapt, folosind diverse metode, este posibil să se stabilească cum s-a schimbat temperatura de pe planetă în trecutul mai îndepărtat. Și astfel, în a doua jumătate a secolului al XX-lea, oamenii de știință au început să primească date alarmante - temperatura globală de pe planeta noastră a început să crească. Și cu cât este mai aproape de vremurile moderne, cu atât este mai puternică această creștere.

Creșterea temperaturii globale pe grafic

Desigur, condițiile climatice de pe planeta noastră s-au schimbat în trecut. Au existat încălziri globale și răcire globală, dar încălzirea globală actuală are o serie de caracteristici. În primul rând, datele disponibile indică faptul că în ultimii 1-2 mii de ani clima de pe planetă nu a suferit modificări drastice, cu excepția anomaliilor pe termen scurt. Și în al doilea rând, există multe motive pentru a crede că încălzirea actuală nu este o schimbare naturală a climei, ci schimbări cauzate de activitatea umană.

Există multe controverse pe această temă. La scurt timp după ce oamenii au început să vorbească despre faptul că oamenii provoacă încălzirea globală, au apărut mulți sceptici. Au început să se îndoiască de faptul că activitatea umană ar putea afecta acest lucru procese globale precum clima de pe întreaga planetă. Cu toate acestea, există motive întemeiate pentru a susține că oamenii sunt de vină pentru încălzirea globală. Cum au provocat oamenii încălzirea globală?

În secolul al XIX-lea, lumea a intrat în era industrială. Apariția fabricilor și a transporturilor a necesitat mult combustibil. Oamenii au început să extragă milioane de tone de cărbune, petrol și gaze și să le ardă în cantități din ce în ce mai mari. Ca urmare, în atmosferă au început să pătrundă cantități uriașe de dioxid de carbon și alte gaze care provoacă efectul de seră.

Și odată cu creșterea conținutului acestor gaze, temperaturile globale au început să crească. Dar de ce creșterea concentrației de dioxid de carbon duce la încălzire? Să încercăm să ne dăm seama.

Ce este efectul de seră?

Oamenii au învățat de mult să cultive legume în sere, unde pot recolta fără să aștepte sezonul cald. De ce este cald într-o seră primăvara sau chiar iarna? Desigur, sera poate fi încălzită special, dar acesta nu este singurul lucru. Prin sticla sau pelicula care acoperă sera, razele soarelui pătrund liber, încălzind pământul din interior. Pământul încălzit emite și radiații, degajând căldură împreună cu această radiație, dar această radiație nu este vizibilă, ci infraroșu. Dar pentru radiația infraroșie, sticla sau filmul sunt opace și le blochează. Astfel, este mai dificil să dai căldură serei decât să o primești și, ca urmare, temperatura din interiorul serii este mai mare decât în ​​zona deschisă.

Un fenomen similar este observat pe întreaga planetă în ansamblu. Pământul este acoperit de o atmosferă care transmite cu ușurință radiația solară la suprafață, dar radiația infraroșie înapoi în spațiu din radiațiile încălzite. suprafata pamantului dor mai rău. Și cât de multă radiație infraroșie este blocată de atmosferă depinde de conținutul de gaze cu efect de seră din aceasta. Cu cât sunt mai multe gaze cu efect de seră, și în special cea principală - dioxid de carbon, cu atât atmosfera împiedică răcirea planetei și cu atât clima devine mai caldă.

Care sunt consecințele efectului de seră?

Desigur, ideea nu este efectul de seră în sine, ci cât de puternic este. Întotdeauna a existat o cantitate de gaze cu efect de seră în atmosferă, iar dacă ar dispărea complet din atmosferă, am avea probleme. La urma urmei, cu efect de seră zero, conform calculelor oamenilor de știință, temperatura planetei ar scădea cu 20-30 °C. Pământul ar îngheța și ar fi acoperit cu ghețari aproape până la ecuator. Cu toate acestea, întărirea efectului de seră nu va duce la nimic bun.

O modificare a temperaturii globale de doar câteva grade va duce (și, conform unor observații, duce deja) la consecințe grave. Care sunt aceste consecințe?

1) Topirea globală a ghețarilor și creșterea nivelului mării. Rezerve destul de mari de gheață sunt concentrate în ghețarii din Groenlanda și Antarctica. Dacă această gheață se topește ca urmare a încălzirii globale, nivelul mării va crește. Dacă toată gheața se topește, nivelul mării va crește cu 65 de metri. Este mult sau puțin? Destul de multe de fapt. O creștere a nivelului mării de 1 m este suficientă pentru ca Veneția să se înece, iar cu 6 m pentru a înea Sankt Petersburg. Când toți ghețarii se vor topi, Marea Neagră se va conecta cu Marea Caspică, o parte semnificativă a regiunii Volga se va îneca și Vestul Siberiei. Teritoriile în care trăiesc astăzi peste un miliard de oameni vor dispărea sub apă, iar Statele Unite și China vor pierde 2/3 din potențialul lor industrial modern.

Harta inundațiilor Europei din cauza topirii ghețarilor

2) Vremea se va înrăutăți. Există un model general - cu cât temperatura este mai mare, cu atât se cheltuiește mai multă energie pentru mișcarea maselor de aer și vremea devine mai imprevizibilă. Vânturile vor crește, numărul și scara diferitelor dezastre naturale, cum ar fi furtunile, tornadele și taifunurile, fluctuațiile de temperatură vor deveni mai extreme.

3) Daune biosferei. Animalele și plantele suferă deja de activitatea umană, dar schimbările climatice bruște pot provoca și mai multe daune biosferei. lovitură puternică. Schimbările climatice globale au dus la dispariții în masă în trecut, iar schimbările cauzate de efectul de seră este puțin probabil să fie o excepție. Este dificil pentru organismele vii să se adapteze la schimbările climatice bruște, astfel încât să poată evolua și să se simtă normale în condiții noi, durează de obicei sute de mii sau chiar milioane de ani; Dar schimbările din biosferă vor afecta cu siguranță umanitatea însăși. De exemplu, în ultimii ani Oamenii de știință trag deja un semnal de alarmă cu privire la dispariția în masă a albinelor și motivul principal Această extincție este cauzată de încălzirea globală. S-a stabilit că temperatură ridicatăîn interiorul stupului iarna nu permite albinelor să intre în hibernare completă. Ele ard rapid rezervele de grăsime și devin foarte slabe până în primăvară. Dacă încălzirea continuă, în multe regiuni ale Pământului albinele pot dispărea cu totul, ceea ce va avea cele mai dezastruoase consecințe pentru agricultură.

Cel mai rău scenariu

Consecințele descrise mai sus sunt deja suficiente pentru a deveni îngrijorat și a începe să luăm măsuri pentru a opri încălzirea globală. Cu toate acestea, creșterea necontrolată a efectului de seră poate declanșa un scenariu cu adevărat criminal care va duce la distrugerea garantată a întregii vieți de pe planeta noastră. Cum se poate întâmpla asta?

În trecut, pe planeta noastră, conținutul de gaze cu efect de seră din atmosferă și temperatura globală variau în limite destul de largi. Cu toate acestea, pe perioade de timp de lungă durată, procesele care au condus la creșterea efectului de seră și slăbirea acestuia s-au compensat reciproc. De exemplu, dacă conținutul de CO₂ din atmosferă a crescut semnificativ, plantele și alte organisme vii au început să-l absoarbă și să-l proceseze mai activ. Cu mult timp în urmă, cantități uriașe de dioxid de carbon captate de organismele vii din atmosferă s-au transformat în cărbune, petrol și cretă. Dar aceste procese au durat milioane de ani. Astăzi o persoană, cheltuind date resurse naturale, returnează mult mai repede dioxidul de carbon în atmosferă, iar biosfera nu are timp să-l proceseze. Mai mult, datorită prostiei și lăcomiei sale, poluând oceanele lumii și tăind pădurile, omul distruge plantele care absorb dioxidul de carbon și produc oxigen. Potrivit unor oameni de știință, acest lucru ar putea duce la dezvoltarea unui efect de seră ireversibil.

Astăzi, întărirea efectului de seră este influențată de creșterea dioxidului de carbon, dar există și alte gaze care pot face acest efect de seră și mai puternic, mult mai puternic. Aceste gaze includ metanul și vaporii de apă. În ceea ce privește metanul, o parte din acesta intră în atmosferă în timpul producției de gaze naturale, iar creșterea animalelor contribuie și ea. Dar principalul pericol îl reprezintă rezervele uriașe de metan, care astăzi se află pe fundul oceanelor sub formă de hidrați. Pe măsură ce temperaturile cresc, hidrații pot începe să se descompună, o cantitate uriașă de metan va intra în atmosferă, iar efectul de seră va crește brusc. Creșterea efectului de seră va deveni ireversibilă. Cu cât efectul de seră este mai puternic, cu atât mai mult metan și vapori de apă vor intra în atmosferă, iar cu cât mai mulți dintre ei intră în atmosferă, cu atât efectul de seră va deveni mai puternic.

La ce pot duce toate acestea în cele din urmă este arătat de exemplul lui Venus. Această planetă este foarte aproape ca dimensiune și masă de Pământ și înainte de zborurile către această planetă nava spatiala mulți sperau că condițiile de acolo vor fi apropiate de cele de pe Pământ. Totuși, totul s-a dovedit a fi complet diferit. Pe suprafața lui Venus există o căldură teribilă - 460 ° C. La această temperatură, zincul, staniul și plumbul se topesc. Iar principalul motiv pentru astfel de condiții extreme pe Venus nu este faptul că este mai aproape de Soare, ci efectul de seră. Este efectul de seră care crește temperatura de la suprafața acestei planete cu aproape 500 de grade!

Venus și Pământ

De idei moderne, acum câteva sute de milioane de ani a avut loc o „explozie cu efect de seră” pe Venus. La un moment dat, efectul de seră a devenit ireversibil, toată apa a fiert și s-a evaporat, iar temperatura la suprafață a ajuns atât de mult valori mari(1200-1500 °C) că pietrele s-au topit! Treptat, apa evaporată s-a dezintegrat în oxigen și hidrogen și s-a evaporat în spațiu, iar Venus s-a răcit, cu toate acestea, chiar și astăzi această planetă este unul dintre cele mai nefavorabile locuri pentru viață din lume. sistem solar. Catastrofa care s-a întâmplat lui Venus nu este doar o ipoteză a oamenilor de știință, faptul că s-a întâmplat cu adevărat este confirmat de vârsta fragedă a suprafeței lui Venus, precum și de raportul anormal de mare dintre deuteriu și hidrogen din atmosfera venusiană; de sute de ori mai mare decât cea de pe Pământ.

Care este rezultatul final? Se pare că omenirea nu are de ales decât să lupte cu efectul de seră. Și pentru aceasta trebuie să ne schimbăm atitudinea de prădător față de natură, să oprim arderea necontrolată a combustibililor fosili și tăierea pădurilor.

Efectul de seră este întârzierea radiației termice a planetei de către atmosfera Pământului. Oricare dintre noi a observat efectul de seră: în sere sau sere temperatura este întotdeauna mai mare decât în ​​afara. Același lucru se observă la scară Glob: energia solară care trece prin atmosferă încălzește suprafața Pământului, dar energia termică emisă de Pământ nu poate scăpa înapoi în spațiu, deoarece atmosfera Pământului o reține, acționând ca polietilena într-o seră: transmite unde luminoase scurte de la Soare. la Pământ și reține undele termice lungi (sau infraroșii) emise de suprafața Pământului. Are loc un efect de seră.Efectul de seră apare din cauza prezenței gazelor în atmosfera Pământului care au capacitatea de a prinde undele lungi.Ele sunt numite gaze „cu efect de seră” sau „cu efect de seră”.

Gazele cu efect de seră au fost prezente în atmosferă în cantități mici (aproximativ 0,1%) de la formarea ei. Această cantitate a fost suficientă pentru a menține echilibrul termic al Pământului la un nivel adecvat vieții datorită efectului de seră. Acesta este așa-numitul efect de seră natural, dacă nu ar fi, temperatura medie a suprafeței Pământului ar fi cu 30°C mai mică, adică. nu +14°C, așa cum este acum, ci -17°C.

Efectul natural de seră nu amenință nici Pământul, nici umanitatea, întrucât cantitatea totală de gaze cu efect de seră a fost menținută la același nivel datorită ciclului naturii, în plus, îi datorăm viața, cu condiția ca echilibrul să nu fie deranjat.

Dar o creștere a concentrației de gaze cu efect de seră în atmosferă duce la o creștere a efectului de seră și la perturbarea echilibrului termic al Pământului. Este exact ceea ce s-a întâmplat în ultimele două secole de civilizație. Centralele pe cărbune, evacuarea mașinilor, coșurile de fum din fabrici și alte surse de poluare artificiale emit aproximativ 22 de miliarde de tone de gaze cu efect de seră în atmosferă în fiecare an.

Rolul efectului de seră

Clima Pământului este foarte influențată de starea atmosferei, în special de cantitatea de vapori de apă și de dioxid de carbon prezent în aceasta. O creștere a concentrației de vapori de apă determină o creștere a tulburării și, în consecință, o scădere a cantității de căldură solară care ajunge la suprafață. Și o modificare a concentrației de dioxid de carbon CO 2 din atmosferă este cauza slăbirii sau întăririi efect de seră, în care dioxidul de carbon absoarbe parțial căldura emisă de Pământ în domeniul infraroșu al spectrului, urmată de reemisia sa către suprafața terestră. Ca urmare, temperatura suprafeței și a straturilor inferioare ale atmosferei crește. Astfel, fenomenul efectului de seră influențează semnificativ moderarea climei Pământului. În absența ei, temperatura medie a planetei ar fi cu 30-40°C mai mică decât este în realitate și nu ar fi de +15°C, ci de -15°C, sau chiar de -25°C. La astfel de temperaturi medii, oceanele s-ar acoperi foarte repede cu gheață, transformându-se în congelatoare uriașe, iar viața pe planetă ar deveni imposibilă. Cantitatea de dioxid de carbon este influențată de mulți factori, principalii fiind activitatea vulcanică și activitatea de viață a organismelor terestre.

Dar cel mai mare impact asupra stării atmosferei și, în consecință, asupra climei Pământului la scară planetară, este exercitat de factori externi, astronomici, cum ar fi modificările fluxurilor de radiație solară datorate variabilității activității solare și modificărilor parametrii orbitei Pământului. Teoria astronomică a fluctuațiilor climatice a fost creată în anii 20 ai secolului XX. S-a stabilit că o modificare a excentricității orbitei Pământului de la un minim posibil de 0,0163 la un maxim posibil de 0,066 poate duce la o diferență a cantității de energie solară care cade pe suprafața Pământului la afeliu și periheliu cu 25% pe fiecare. an. În funcție de dacă Pământul își trece periheliul vara sau iarna (pentru emisfera nordică), o astfel de modificare a fluxului de radiație solară poate duce la încălzirea sau răcirea generală a planetei.

Teoria a făcut posibilă calcularea timpului erelor glaciare din trecut. Până la erorile de determinare a datelor geologice, secolul a o duzină de evenimente anterioare de gheață a coincis cu lecturile teoriei. De asemenea, ne permite să răspundem la întrebarea când ar trebui să apară următoarea cea mai apropiată înghețare: astăzi trăim într-o eră interglaciară și nu ne amenință în următorii 5000-10000 de ani.

Ce este efectul de seră?

Conceptul de efect de seră a fost format în 1863. Tyndall.

Un exemplu de zi cu zi al efectului de seră este încălzirea din interiorul unei mașini atunci când aceasta este parcată la soare cu geamurile închise. Motivul aici este că lumina soarelui pătrunde prin geamuri și este absorbit de scaune și alte obiecte din cabină. În acest caz, energia luminii se transformă în căldură, obiectele se încălzesc și eliberează căldură sub formă de radiație infraroșie sau termică. Spre deosebire de lumină, aceasta nu pătrunde prin sticlă spre exterior, adică este capturată în interiorul mașinii. Din această cauză, temperatura crește. Același lucru se întâmplă și în sere, de unde provine denumirea acestui efect, efectul de seră (sau seră efect). La nivel global, dioxidul de carbon din aer joacă același rol ca și sticla. Energia luminoasă pătrunde în atmosferă, este absorbită de suprafața pământului și este transformată în energie termică, și se remarcă prin formă radiații infraroșii. Cu toate acestea, dioxidul de carbon și alte gaze, spre deosebire de alte elemente naturale ale atmosferei, îl absorb. În același timp, se încălzește și, la rândul său, încălzește atmosfera în ansamblu. Aceasta înseamnă că, cu cât conține mai mult dioxid de carbon, cu atât mai mult raze infrarosii va fi absorbit și cu atât va deveni mai cald.

Temperatura și clima cu care suntem obișnuiți sunt asigurate de o concentrație de dioxid de carbon în atmosferă de 0,03%. Acum creștem această concentrare și apare o tendință de încălzire.
Când oamenii de știință îngrijorați au avertizat omenirea cu câteva decenii în urmă cu privire la creșterea efectului de seră și la amenințarea încălzirii globale, ei au fost priviți inițial ca bătrâni comici dintr-o comedie veche. Dar curând nu a devenit deloc motiv de râs. Încălzirea globală are loc și foarte repede. Clima se schimbă în fața ochilor noștri: căldură fără precedent în Europa și America de Nord provoacă nu numai atacuri de cord masive, ci și inundații catastrofale.

La începutul anilor 60, în Tomsk, înghețul de 45° era obișnuit. În anii 70, o scădere a termometrului sub 30° sub zero deja a provocat confuzie în mintea siberienilor. Ultimul deceniu ne sperie cu o vreme atât de rece din ce în ce mai rar. Dar uraganele puternice au devenit norma aici, distrugând acoperișurile caselor, spargând copaci și tăind liniile electrice. Cu doar 25 de ani în urmă, în regiunea Tomsk, astfel de fenomene erau foarte rare! Pentru a convinge pe cineva că încălzirea globală a devenit un fapt, nu mai este suficient să te uiți la rapoartele de presă, interne și internaționale. Secete severe, inundații monstruoase, vânturi de uragan, furtuni fără precedent - acum toți am devenit martori involuntari ai acestor fenomene. În ultimii ani, Ucraina s-a confruntat cu o căldură fără precedent, ploi tropicale, care au dus la inundații devastatoare.

Activitatea umană de la începutul secolului al XXI-lea duce la o creștere rapidă a concentrației de poluanți în atmosferă, ceea ce reprezintă amenințarea cu distrugerea stratului de ozon și schimbarea bruscă a climei, în special încălzirea globală. Pentru a reduce amenințarea globală criza ecologica Este necesar să se reducă semnificativ emisiile de gaze nocive în atmosferă peste tot. Responsabilitatea pentru reducerea acestor emisii trebuie împărțită între toți membrii comunității globale, care diferă semnificativ în multe privințe: nivelul de dezvoltare industrială, venituri, structura socialași orientare politică. Din cauza acestor diferențe, se pune inevitabil întrebarea în ce măsură un guvern național ar trebui să controleze emisiile în aer. Discutabilitatea acestei probleme este sporită de faptul că până în prezent nu s-a ajuns la un acord cu privire la impactul creșterii efectului de seră asupra mediului. Cu toate acestea, există o înțelegere tot mai mare că, având în vedere amenințarea încălzirii globale cu toate consecințele devastatoare care decurg din acestea, limitarea emisiilor dăunătoare în atmosferă devine o sarcină de o importanță capitală.

Înainte amenințare reală Zonele de coastă ale Mării Azov și Mării Negre dispar. Inundațiile catastrofale cu care avem deja de-a face vor avea loc și ele mult mai frecvent. De exemplu, barajele Niprului, în special barajul Kievului, au fost construite ținând cont de cele mai devastatoare inundații care au avut loc vreodată pe Nipru.

Creșterea rapidă a emisiilor industriale și a altor emisii poluante în aer a dus la o creștere dramatică a efectului de seră și a concentrației de gaze care distrug stratul de ozon. De exemplu, de la începutul Revoluției Industriale, concentrația de dioxid de carbon CO 2 în atmosferă a crescut cu 26%, mai mult de jumătate din creștere având loc de la începutul anilor 1960. Concentrația diferitelor gaze clorurate, în primul rând cele care epuizează stratul de ozon clorofluorocarburi (CFC), în doar 16 ani (din 1975 până în 1990) a crescut cu 114%. Nivelul de concentrație al unui alt gaz implicat în crearea efectului de seră, metanul CH 4 , a crescut cu 143% de la începutul Revoluției Industriale, aproximativ 30% din această creștere având loc de la începutul anilor 1970. Până la luarea unor măsuri urgente la nivel internațional, creșterea rapidă a populației și creșterea veniturilor vor fi însoțite de concentrarea accelerată a acestor substanțe chimice.

De când a început documentarea atentă a modelelor meteorologice, anii 1980 au fost cel mai cald deceniu. Șapte dintre cei mai tari ani înregistrati au fost 1980, 1981, 1983, 1987, 1988, 1989 și 1990, 1990 fiind cel mai fierbinte înregistrat. Cu toate acestea, până acum, oamenii de știință nu pot spune cu siguranță dacă o astfel de încălzire a climei este o tendință sub influența efectului de seră sau dacă este vorba doar de fluctuații naturale. La urma urmei, clima a mai cunoscut schimbări și fluctuații similare. Pe parcursul ultimului milion de ani, au avut loc opt așa-numitele ere glaciare, când un covor de gheață uriaș a ajuns la latitudinile Kievului în Europa și New York-ului în America. Ultima epocă glaciară s-a încheiat cu aproximativ 18 mii de ani în urmă, iar la acel moment temperatura medie era cu 5° mai mică decât acum. În consecință, nivelul oceanului mondial a fost cu 120 m mai jos decât este astăzi.

În timpul ultimei ere glaciare, conținutul de CO 2 din atmosferă a scăzut la 0,200, în timp ce în ultimele două perioade de încălzire a fost de 0,280. Așa era la începutul secolului al XIX-lea. Apoi a început treptat să crească și a atins valoarea actuală de aproximativ 0,347. Rezultă că în cei 200 de ani de la începutul Revoluției Industriale, controlul natural al dioxidului de carbon din atmosferă printr-un ciclu închis între atmosferă, ocean, vegetație și procesele de degradare organică și anorganică a fost grav perturbat.

Încă nu este clar dacă acești parametri de încălzire a climei sunt cu adevărat semnificativi din punct de vedere static. De exemplu, unii cercetători notează că datele care caracterizează încălzirea climatică sunt semnificativ mai mici decât indicatorii calculați folosind previziuni computerizate bazate pe datele privind nivelul emisiilor din anii precedenți. Oamenii de știință știu că unele tipuri de poluanți pot de fapt încetini încălzirea prin reflectarea razelor ultraviolete în spațiu. Deci, dacă schimbările climatice sunt consistente sau dacă schimbările sunt temporare, mascarea efectelor pe termen lung ale creșterii gazelor cu efect de seră și epuizării ozonului este discutabilă. Deși pe nivel statistic Există puține dovezi că încălzirea climei este o tendință durabilă, dar evaluările potențialelor consecințe catastrofale ale unei încălziri climatice au determinat apeluri pe scară largă pentru măsuri preventive.

O altă manifestare importantă a încălzirii globale este încălzirea oceanelor lumii. În 1989, A. Strong de la National Atmospheric and Oceanic Administration a raportat: „Măsurările prin satelit ale temperaturilor de la suprafața oceanelor între 1982 și 1988 indică faptul că oceanele lumii se încălzesc treptat, dar vizibil cu aproximativ 0,1°C pe an”. Acest lucru este extrem de important deoarece, datorită capacității lor colosale de căldură, oceanele răspund cu greu la schimbările climatice aleatorii. Tendința de încălzire detectată dovedește gravitatea problemei.

Apariția efectului de seră:

Motivul evident al efectului de seră este utilizarea resurselor energetice tradiționale de către industrie și șoferi. Motive mai puțin evidente includ defrișarea, procesarea deșeurilor și exploatarea cărbunelui. Creșterea semnificativă a efectului de seră sunt clorofluorocarburile (CFC), dioxidul de carbon CO 2 , metanul CH 4 , sulful și oxizii de azot.

Cu toate acestea, dioxidul de carbon joacă încă cel mai mare rol în acest proces, deoarece are o durată relativ lungă ciclu de viațăîn atmosferă şi în toate ţările volumele sale sunt în continuă creştere. Sursele de CO 2 pot fi împărțite în două categorii principale: producție industrialăși altele, constituind 77% și respectiv 23% din volumul total al emisiilor sale în atmosferă. Întregul grup de țări în curs de dezvoltare (aproximativ 3/4 din populația lumii) reprezintă mai puțin de 1/3 din totalul emisiilor industriale de CO 2 . Dacă excludem acest grup de țări, China, această cifră va scădea la aproximativ 1/5. Întrucât în ​​țările mai bogate nivelul venitului și, prin urmare, al consumului, este mai mare, volumul emisiilor nocive în atmosferă pe cap de locuitor este mult mai mare. De exemplu, emisiile pe cap de locuitor din Statele Unite ale Americii sunt de peste 2 ori mai mari decât media europeană, de 19 ori mai mari decât media africană și de 25 de ori mai mult decât cea corespunzătoare pentru India. Cu toate acestea, în în ultima vremeîn țările dezvoltate (în special, în SUA), există tendința de a reduce treptat efectele nocive mediuși producția populației și transferarea acesteia la mai puțin ţările dezvoltate. Astfel, guvernul SUA este preocupat de menținerea unei condiții favorabile situația de mediuîn țara lor, menținându-și în același timp bunăstarea economică.

Deși ponderea țărilor lumii a treia în emisiile industriale de CO 2 este relativ mică, ele reprezintă aproape întregul volum al celorlalte emisii în atmosferă. Motivul principal pentru aceasta este utilizarea tehnicilor de ardere a pădurilor pentru a aduce noi terenuri în utilizare agricolă. Indicatorul volumului de emisii în atmosferă pentru acest articol se calculează după cum urmează: se presupune că întregul volum de CO 2 conținut în plante intră în atmosferă atunci când este ars. Se estimează că defrișările prin incendiu reprezintă 25% din toate emisiile în atmosferă. Poate și mai important este faptul că în procesul de defrișare, sursa de oxigen atmosferic este distrusă. Pădurile tropicale oferă un mecanism important pentru auto-vindecarea ecosistemului, deoarece copacii absorb dioxidul de carbon și eliberează oxigen prin fotosinteză. Distrugerea pădurilor tropicale reduce capacitatea mediului de a absorbi dioxidul de carbon. Astfel, particularitățile procesului de cultivare a terenurilor din țările în curs de dezvoltare sunt cele care determină o contribuție atât de semnificativă a acestora din urmă la creșterea efectului de seră.

În biosfera naturală, conținutul de dioxid de carbon din aer a fost menținut la același nivel, deoarece aportul acestuia a fost egal cu eliminarea acestuia. Acest proces a fost condus de ciclul carbonului, în timpul căruia cantitatea de dioxid de carbon extrasă din atmosferă de plantele fotosintetice este compensată prin respirație și ardere. În prezent, oamenii deranjează în mod activ acest echilibru prin defrișarea pădurilor și prin utilizarea combustibililor fosili. Arderea fiecărei kilograme (cărbune, produse petroliere și gaze naturale) produce aproximativ trei kilograme, sau 2 m 3, de dioxid de carbon (greutatea se triplează deoarece fiecare atom de carbon al combustibilului atașează doi atomi de oxigen în timpul procesului de ardere și devine dioxid de carbon ). Formula chimică arderea carbonului arată astfel:

C + O 2 → CO 2

În fiecare an, se ard aproximativ 2 miliarde de tone de combustibili fosili, ceea ce înseamnă că aproape 5,5 miliarde de tone de dioxid de carbon intră în atmosferă. Alte aproximativ 1,7 miliarde de tone vin acolo din cauza defrișării și arderii pădurilor tropicale și a oxidării materiei organice din sol (humus). În acest sens, oamenii încearcă să reducă pe cât posibil emisiile de gaze nocive în atmosferă și încearcă să găsească noi modalități de a-și îndeplini nevoile tradiționale. Un exemplu interesant Acest lucru ar putea fi realizat prin dezvoltarea de noi aparate de aer condiționat, ecologice. Aparatele de aer condiționat joacă un rol semnificativ în apariția „efectului de seră”. Utilizarea lor duce la o creștere a emisiilor vehiculelor. La aceasta trebuie adaugata si pierderea usoara, dar inevitabila, de lichid de racire, care se evapora la presiune mare, de exemplu prin etansari la racordul furtunului. Acest lichid de răcire are același impact asupra climei ca și alte gaze cu efect de seră. Prin urmare, cercetătorii au început să caute un agent frigorific prietenos cu mediul. Hidrocarburile cu proprietăți bune de răcire nu pot fi utilizate din cauza inflamabilității lor ridicate. Prin urmare, oamenii de știință au ales dioxidul de carbon. CO 2 este o componentă naturală a aerului. CO 2 necesar pentru aer condiționat apare ca un produs secundar al multor procese industriale. În plus, CO 2 natural nu necesită crearea unei întregi infrastructuri pentru întreținere și procesare. CO 2 este ieftin și poate fi găsit în întreaga lume.

Dioxidul de carbon a fost folosit ca agent de răcire în pescuit încă din secolul trecut. În anii 30, CO 2 a fost înlocuit cu substanțe sintetice și nocive pentru mediu. Ele au făcut posibilă utilizarea unei tehnologii mai simple la presiune ridicată. Oamenii de știință dezvoltă componente pentru un sistem complet nou de răcire care utilizează CO 2 . Acest sistem include un compresor, răcitor de gaz, expansor, evaporator, colector și schimbător de căldură intern. Necesar pentru CO2 hipertensiune arterialăținând cont de materiale mai avansate decât înainte, nu prezintă un mare pericol. În ciuda rezistenței crescute la presiune, noile componente sunt comparabile ca dimensiune și greutate cu unitățile convenționale. Testele unui nou aparat de aer condiționat de mașină arată că utilizarea dioxidului de carbon ca lichid de răcire poate reduce emisiile de gaze cu efect de seră cu o treime.

O creștere constantă a cantității de combustibil organic ars (cărbune, petrol, gaz, turbă etc.) duce la o creștere a concentrației de CO 2 în aerul atmosferic (la începutul secolului XX - 0,029%, astăzi - 0,034%). Prognozele arată că la mijloc XXI secolul, conținutul de CO 2 se va dubla, ceea ce va duce la o creștere bruscă a efectului de seră, iar temperatura de pe planetă va crește. Vor apărea încă două probleme periculoase: topirea rapidă a ghețarilor din Arctica și Antarctica, „permafrostul” tundrei și creșterea nivelului Oceanului Mondial. Astfel de schimbări vor fi însoțite de schimbările climatice, care sunt chiar greu de prevăzut. În consecință, problema nu este doar efectul de seră, ci creșterea artificială generată de acesta activitatea umană, modificând conținutul optim de gaze cu efect de seră din atmosferă. Activitatea industrială umană duce la o creștere vizibilă a acestora și la apariția unui dezechilibru amenințător. Dacă omenirea nu poate accepta măsuri eficiente pentru a limita emisiile de gaze cu efect de seră și pentru a conserva pădurile, temperatura, potrivit ONU, va crește cu încă 3° în 30 de ani. O soluție la problemă este sursele de energie ecologice care nu adaugă dioxid de carbon și cantitate mare căldură în atmosferă. De exemplu, centralele solare mici care consumă căldură solară în loc de combustibil sunt deja folosite cu succes.

Efectul de sera este o crestere a temperaturii suprafetei terestre datorita incalzirii straturilor inferioare ale atmosferei prin acumularea de gaze cu efect de sera. Ca urmare, temperatura aerului este mai mare decât ar trebui să fie, iar acest lucru duce la consecințe ireversibile, cum ar fi schimbările climatice și încălzire globală. Cu câteva secole în urmă asta problema de mediu exista, dar nu era atât de evident. Odată cu dezvoltarea tehnologiei, numărul de surse care asigură efectul de seră în atmosferă crește în fiecare an.

Cauzele efectului de seră

utilizarea mineralelor combustibile în industrie - cărbune, petrol, gaze naturale, a căror ardere eliberează cantități uriașe de dioxid de carbon și alți compuși nocivi în atmosferă;

transport – mașinile și camioanele emit gaze de eșapament, care poluează și aerul și cresc efectul de seră;

defrișarea, care absoarbe dioxidul de carbon și eliberează oxigen, iar odată cu distrugerea fiecărui copac de pe planetă, cantitatea de CO2 din aer crește;

incendiile de pădure sunt o altă sursă de distrugere a plantelor de pe planetă;

O creștere a populației afectează o creștere a cererii alimente, îmbrăcăminte, locuințe, iar pentru a asigura acest lucru este în creștere producția industrială, care poluează din ce în ce mai mult aerul cu gaze cu efect de seră;

agrochimicele și îngrășămintele conțin cantități variate de compuși, a căror evaporare eliberează azot, unul dintre gazele cu efect de seră;

Descompunerea și arderea deșeurilor în gropile de gunoi contribuie la creșterea gazelor cu efect de seră.

Influența efectului de seră asupra climei

Având în vedere rezultatele efectului de seră, putem stabili că principala este schimbările climatice. Pe măsură ce temperatura aerului crește în fiecare an, apele mărilor și oceanelor se evaporă mai intens. Unii oameni de știință prevăd că în 200 de ani va deveni vizibil fenomenul de „uscare” a oceanelor, și anume o scădere semnificativă a nivelului apei. Aceasta este o parte a problemei. Celălalt este că creșterea temperaturilor duce la topirea ghețarilor, ceea ce contribuie la creșterea nivelului apei în Oceanul Mondial și duce la inundarea coastelor continentelor și insulelor. Creșterea numărului de inundații și a inundațiilor zonelor de coastă indică faptul că nivelul apelor oceanice crește în fiecare an.

O creștere a temperaturii aerului duce la faptul că zonele care sunt puțin umezite de precipitații devin aride și nepotrivite pentru viață. Recoltele mor aici, ceea ce duce la o criză alimentară pentru populația zonei. De asemenea, nu există hrană pentru animale, deoarece plantele mor din cauza lipsei de apă.

În primul rând, trebuie să oprim defrișările și să plantăm noi copaci și arbuști, deoarece aceștia absorb dioxidul de carbon și produc oxigen. Prin utilizarea vehiculelor electrice se va reduce cantitatea de gaze de evacuare. În plus, puteți trece de la mașini la biciclete, ceea ce este mai convenabil, mai ieftin și mai bun pentru mediu. Se dezvoltă și combustibili alternativi care, din păcate, se introduc încet în viața noastră de zi cu zi.

19. Stratul de ozon: sens, compoziție, posibile cauze ale distrugerii acestuia, măsuri de protecție luate.

Stratul de ozon al Pământului- aceasta este regiunea din atmosfera Pământului în care se formează ozonul - un gaz care protejează planeta noastră de efectele nocive ale radiațiilor ultraviolete.

Distrugerea și epuizarea stratului de ozon al Pământului.

Stratul de ozon, în ciuda importanței sale enorme pentru toate ființele vii, este o barieră foarte fragilă pentru razele ultraviolete. Integritatea sa depinde de o serie de condiții, dar natura a ajuns totuși la un echilibru în această chestiune și, timp de multe milioane de ani, stratul de ozon al Pământului a făcut față cu succes misiunii care i-a fost încredințată. Procesele de formare și distrugere a stratului de ozon au fost strict echilibrate până când omul a apărut pe planetă și a atins nivelul tehnic actual în dezvoltarea sa.

În anii 70 al XX-lea, s-a dovedit că multe substanțe utilizate în mod activ de oameni în activități economice pot reduce semnificativ nivelul de ozon în Atmosfera Pământului.

Substanțele care distrug stratul de ozon al Pământului includ fluoroclorocarburi - freoni (gaze utilizate în aerosoli și frigidere, constând din clor, fluor și atomi de carbon), produse de combustie în timpul zborurilor de aviație la mare altitudine și lansărilor de rachete, i.e. substanţe ale căror molecule conţin clor sau brom.

Aceste substanțe, eliberate în atmosferă la suprafața Pământului, ajung în vârf în 10-20 de ani. limitele stratului de ozon. Acolo, sub influența radiațiilor ultraviolete, se descompun, formând clor și brom, care, la rândul lor, interacționează cu ozonul stratosferic, reducând semnificativ cantitatea acestuia.

Cauzele distrugerii și epuizării stratului de ozon al Pământului.

Să analizăm din nou mai detaliat motivele distrugerii stratului de ozon al Pământului. În același timp, nu vom lua în considerare degradarea naturală a moleculelor de ozon. Ne vom concentra asupra activității economice umane.