Парниковый эффект

С того момента, когда началось тщательное документальное фиксирование данных о  погодных условиях, 1980-е годы явились  наиболее тёплым десятилетием. Семь из зафиксированных наиболее жарких лет  приходились на 1980, 1981, 1983, 1987, 1988, 1989 и 1990 годы, причём самым жарким за всю  историю наблюдения был 1990 год. Однако до настоящего времени учёные не могут  сказать наверняка, является ли подобное потепление климата тенденцией под  воздействием парникового эффекта  или же это всего лишь естественные, природные колебания. Ведь климат испытывал  и ранее подобные изменения и  колебания. В продолжение последнего миллиона лет произошло восемь так  называемых ледниковых периодов, когда  гигантский ледяной ковер достиг в Европе широт Киева, а в Америке - Нью-Йорка. Последний ледниковый период завершился около 18 тысяч лет назад, и в то время средняя температура  была на пять градусов ниже, нежели сейчас. Соответственно и уровень мирового океана был на 120 метров ниже нынешнего.

Во время последнего ледникового  периода содержание СО₂ в атмосфере падало до 0,200, тогда как для двух последних периодов потепления оно составляло 0,280. Таким оно и было в начале XIX века. Затем оно постепенно стало увеличиваться и достигло нынешнего значения, составляющего примерно 0,347. Из этого следует, что за 200 лет, прошедших с начала промышленной революции, природный контроль за содержанием углекислого газа в атмосфере с помощью замкнутого цикла между атмосферой, океаном, растительностью и процессами органического и неорганического распада был грубо нарушен.

 До сих пор неясно, являются  ли указанные параметры потепления  климата действительно статически  значимыми. Так, например, некоторые  исследователи отмечают, что данные, характеризующие потепление климата,  существенно ниже показателей,  рассчитанных с помощью компьютерных  прогнозов на основе данных  об уровне выбросов в предшествовавшие  годы. Учёные знают, что некоторые  виды загрязнителей на самом  деле могут замедлять процесс  потепления путём отражения в  космическое пространство ультрафиолетовых  лучей. Так что вопрос о том,  происходит ли последовательное  изменение климата или же эти  изменения носят временный характер, маскирующий долговременное воздействие  возрастающих парникового эффекта  и разрушения озонового слоя, является дискуссионным. Хотя  на статистическом уровне мало  доказательств того, что потепление  климата – устойчивая тенденция,  однако оценка потенциальных  катастрофических последствий потепления  климата вызвала всеобщие призывы  к принятию предупредительных  мер.

Ещё одним важным проявлением глобального  потепления является потепление мирового океана. В 1989 году А. Стронг из Национального  управления по исследованиям атмосферы  и океана доложил: «Измерения температуры  океанической поверхности, произведённые  со спутников в период с 1982 по 1988 годы показывают, что мировой океан  постепенно, но заметно нагревается  примерно на 0,1°С в год». Это чрезвычайно  важно, так как из-за своей колоссальной теплоемкости океаны почти не реагируют  на случайные климатические изменения. Обнаруженная тенденция к их потеплению доказывает серьёзность проблемы.

 

 

 

 

 

 

 

 

   II. 6. Возникновение парникового эффекта: степень ответственности промышленно развитых     и развивающихся стран.

Очевидная причина возникновения  парникового эффекта – использование  традиционных энергоносителей промышленность и автомобилистами. К менее очевидным  причинам можно отнести сведение лесов, переработку отходов, и добычу угля. Значительно способствуют увеличению парникового эффекта хлорфторуглеводороды, углекислый газ (СО₂), метан (СН₄) , окислы серы и азота.

Однако наибольшую роль в этом процессе играет всё же углекислый газ, поскольку  у него относительно длинный жизненный  цикл в атмосфере и во всех странах  его объёмы непрестанно возрастают. Источники СО₂ могут быть разделены на две основных категории: промышленное производство и прочие, составляющие соответственно 77% и 23% общего объема его выброса в атмосферу. На всю группу развивающихся стран  (примерно 3/4 мировой численности населения) приходится менее 1/3 общего объёма промышленных выбросов СО₂. Если исключить их этой группы стран Китай, то этот показатель снизится примерно до 1/5. Поскольку в более богатых странах уровень доходов, а соответственно и потребления выше, то и объём вредных выбросов в атмосферу на душу населения значительно выше. Например, уровень выбросов на душу населения в США более чем в 2 раза превышает среднеевропейский, в 19 раз – среднеафриканский и в 25 раз – соответствующий показатель для Индии. Однако в последнее время в развитых странах (в частности, в США) намечается тенденция постепенного сворачивания вредного для окружающей среды и населения производства и перенесения его в менее развитые страны. Таким образом, правительство США заботится о сохранении благоприятной экологической обстановки в своей стране, сохраняя при этом своё экономическое благополучие.

Хотя доля стран третьего мира в  промышленных выбросах СО₂ относительно небольшая, на них приходится практически весь объём его прочих выбросов в атмосферу. Основная причина этого – применение техники выжигания лесов для вовлечения в сельскохозяйственный оборот новых земель. Показатель объёма выбросов в атмосферу по этой статье рассчитывается следующим образом: предполагается, что весь объём СО₂, содержащийся в растениях, при сжигании попадает в атмосферу. Подсчитано, что на огневое сведение лесов приходится 25% всех выбросов в атмосферу. Наверное, ещё большее значение имеет тот факт, что в процессе сведения лесов уничтожается источник атмосферного кислорода. Влажные тропические леса представляют собой важный механизм самовосстановления экосистемы, поскольку деревья поглощают углекислый газ и выделяют в процессе фотосинтеза кислород. Уничтожение тропических лесов уменьшает способность окружающей среды поглощать углекислый газ.

Таким образом, именно особенности  процесса обработки земли в развивающихся  странах определяют столь значительный вклад последних в повышение  парникового эффекта.

В природной биосфере содержание углекислого  газа в воздухе поддерживалось на одном уровне, так как его поступление  равнялось удалению. Этот процесс  обуславливался круговоротом углерода, в ходе которого количество углекислого  газа, извлекаемого из атмосферы фотосинтезирующими растениями, компенсируется за счёт дыхания  и горения. В настоящее время  люди активно нарушают это равновесие, сводя леса и используя ископаемое топливо. Сжигание каждого его фунта (угля, нефтепродуктов и природного газа) приводит к образованию примерно трёх фунтов, или 2 м³, углекислого газа (вес утраивается, поскольку каждый атом углерода топлива в процессе горения и превращения в углекислый газ присоединяет два атома кислорода). Химическая формула горения углерода выглядит следующим образом:

С+О₂=СО₂

Каждый год сжигается около 2 млрд. т ископаемого топлива, значит, в атмосферу попадает почти 5,5 млрд. т углекислого газа. Ещё приблизительно 1,7 млрд. т его поступает туда же за счёт сведения и выжигания тропических  лесов и окисления органического  вещества почвы (гумуса). В связи  с этим люди пытаются как можно  больше сократить выбросы вредных  газов в атмосферу, пытаются найти  новые пути реализации своих традиционных потребностей. Интересным примером этому  может послужить разработка новых, экологически безвредных кондиционеров. Кондиционеры играют немалую роль в  возникновении «парникового эффекта». Их использование приводит к увеличению автомобильных выбросов. К этому  необходимо добавить незначительную, но неизбежную потерю охлаждающего вещества, которое улетучивается под высоким  давлением, например, через уплотнители  в месте соединения шлангов. Это  охлаждающее вещество имеет такое  же воздействие на климат, как и  остальные способствующие возникновению  «парникового эффекта» газы. Поэтому  исследователи занялись поиском  экологически чистого охлаждающего вещества. Углеводороды, обладающие хорошими охлаждающими качествами, нельзя использовать из-за высокой воспламеняемости. Поэтому  выбор ученых пал на двуокись углерода. СО₂ является естественным составляющим воздуха. Необходимый для кондиционера СО₂ появляется как побочный продукт многих промышленных производств. Кроме того, для естественного СО₂ не придется создавать целую инфраструктуру по обслуживанию и переработке. СО₂ не требует больших затрат и его можно найти по всему миру.

Двуокись углерода использовали в  качестве охлаждающего вещества уже  в прошлом столетии при ловле  рыбы. В 30-х годах на смену СО₂ пришли синтетические и вредные для окружающей среды вещества. Они сделали возможным использование под высоким давлением более простой техники. Учёные разрабатывают компоненты совершенно новой охладительной системы с использованием СО₂. В эту систему входят компрессор, охладитель газа, расширитель, испаритель, коллектор и внутренний теплообменник. Необходимое для СО₂ высокое давление с учетом более совершенных, чем раньше, материалов не представляет большой опасности. Несмотря на их повышенную устойчивость к давлению, новые компоненты по своим габаритам и весу сравнимы с обычными установками. Испытания нового автомобильного кондиционера показывают, что использование двуокиси углерода в качестве охлаждающего вещества позволяет на треть снизить выброс парниковых газов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II. 7. Некоторые парниковые газы и их влияние.

Значительно усугубляют проблему некоторые  другие (кроме CO₂) газы, выбрасываемые человеком в атмосферу, особенно метан, хлорфторуглероды и оксиды азота, поглощающие инфракрасное излучение в 50-100 раз сильнее, чем углекислый газ. Следовательно, хотя их содержание в воздухе значительно ниже, они влияют на температурный режим планеты почти так же, как он.

Если допустить сохранение существующих тенденций, к 2050 году концентрация углекислого  газа в атмосфере удвоится. В свою очередь компьютерные модели различных  климатических параметров показывают, что это повлечёт за собой повсеместное потепление на 1,5-4,5°С. Вероятно, оно  будет более выражено в полярных районах (до 10°С) и менее – в  экваториальных (1-2°С). Значительные разногласия  возникают по вопросу о том, как  такое потепление будет влиять на облачность и как это отразится  на распределении солнечной радиации. Однако саму возможность потепления никто не отрицает.

На первый взгляд оно кажется  умеренным. Однако рост окружающей температуры  на 4,5-5,5°С выше её пиков, достигающих 38°С, может оказаться катастрофическим. Более того, такое потепление вызовет  таяние горных ледников и полярных льдов, достаточное для поднятия уровня мирового океана на 1,5 метра. Это  приведёт к затоплению и гораздо  большей подверженности обширных прибрежных зон влиянию штормов, то есть заставит людей покинуть обжитые места. И  мигрировать вглубь суши.

Влияние глобального потепления на осадки и сельское хозяйство, вероятно, окажется ещё более сильным. Различная  температура на полюсах и экваторе – основная движущая сила циркуляции атмосферы. Более сильное потепление на полюсах приведёт к её ослаблению. Это изменит картину циркуляции атмосферы, а значит, и распределение  осадков. В некоторых случаях  их количество, вероятно, увеличится, а  в других уменьшится.

Для Северной Африки, которая в  настоящее время представляет собой  пустыню, увеличение осадков, по-видимому, будет полезно. Однако США И Канада при этом останутся в проигрыше. Центральная часть Северной Америки  – один из важнейших сельскохозяйственных регионов мира, производящий огромное количество избыточной кукурузы и пшеницы. Осадки здесь, уже сейчас минимальные  для этих культур, вероятно, сильно сократятся. По словам бывшего директора  Национального центра атмосферных  исследований доктора Уолтера Робертса, «Пыльный котёл в США в середине 1930-х годов был величайшим климатическим  бедствием в истории нашего государства. Однако он может показаться детской  забавой по сравнению с Пыльным  котлом 2040-х годов. В результате потепления естественные осадки могут сократиться на 40%, летом станет жарче, испарение с поверхности земли увеличится, почвы пересохнут, а ветра поднимут их к небесам»

Орошением вряд ли удастся исправить  ситуацию. Вспомним, что уровень  грунтовых вод уже понижается на большей части этого региона  из-за их расходования на нужды сельского  хозяйства. К 2040 году, а может быть и раньше, их запасы будут истощены. Возможно, сельское хозяйство сможет приспособиться к иному климату, например, за счёт простого смещения посевных площадей на север. Однако основная трудность  – в незнании, чего следует ожидать. Фермеры уже теряют в среднем  один урожай из пяти из-за неблагоприятной  погоды. При климатических сдвигах  её капризы станут ещё более ощутимы, и потери в связи с этим урожая возрастут катастрофически. Достаточно вспомнить, что потеря 40% урожая кукурузы в 1988 году в США – результат  засухи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II. 8. Последствия парникового эффекта.

 

1. Если температура на Земле  будет продолжать повышаться, это  окажет серьезнейшее воздействие  на мировой климат.

2. В тропиках будет выпадать  больше осадков, так как дополнительное  тепло повысит содержание водяного  пара в воздухе.