Парниковый эффект: почему разогревается наша планета и чем это грозит?

Антропогенные парниковые газы

Остальные газы антропогенного происхождения – это оксид азота и фреоны. Они также потенциально опасны для нашей экологии, хотя воздействия их в существующих концентрациях в настоящее время изучено не до конца.

Присутствием закись азота (N2O) в атмосфере мы обязаны естественным биопроцессам, происходящим в почве и воде.

Фреоны

Фреоны или хладагенты, представляют собой углеводороды с различными характеристиками, без которых невозможна работа современных холодильных установок, а без холодильников жизнь для современного человека очень сильно усложнится.

Источниками фреонов и хладонов являются также рефрижераторные установки, системы кондиционирования воздуха и аэрозоли (дезодоранты и прочие).

Страны-производители фреонов:

Исследования показывают, что хлор и бром, которые содержат фреоны, разрушительно действуют на озоновый слой, образуя при этом некие озоновые дыры. Учитывая защитную функцию озона в задержке ультрафиолетового излучения от солнца, приходит понимание опасности истончения слоя – ультрафиолет губителен для нас.

Оксиды азота

Оксиды азота находятся в атмосфере благодаря естественным биологическим реакциям в почве и воде.

Свою лепту в выделение N2O в воздух способствует и само производство минеральных удобрений.

Галогенированные углеводороды

Галогенированные углеводороды – это некоторая органическая связка «углерод-галоген». Получение этих соединений происходит в результате промышленного синтеза.

Галогенирование ароматических углеводородов.

Хоть и концентрации достаточно малы, но имеют высокий потенциал глобального потепления (ПГП). К тому же их количество в связи с активной деятельностью человека ежегодно растет, оказывая негативное влияние на биогеоценоз (совокупность живых организмов) нашей планеты.

Быстрое увеличение средней глобальной температуры

Повышение температуры Земли растет с беспрецедентной скоростью. Чтобы понять, насколько быстро глобальное потепление ускоряется, рассмотрим следующие факты:

В течение всего 20-го века средняя глобальная температура увеличивалась примерно на 0,6°С.

По оценкам ученых, к 2100 году средняя глобальная температура будет повышаться на 1,4 – 5,8°С.

Ученые согласны с тем, что даже небольшое увеличение глобальной температуры приводит к значительным изменениям климата и погоды, влияет на облачный покров, осадки, характер ветра, частоту и силу штормов, а также смену сезонов.

• Повышение температуры приводит к повышению уровня моря, разрушению инфраструктуры и сокращению количества пресной воды, поскольку затопление происходит вдоль береговых линий по всему миру, и соленая вода поступает вглубь стран.
• Многие из находящихся под угрозой исчезновения видов в мире вымерли, поскольку повышение температуры изменило их среду обитания и повлияло на сезонные явления.
• Также страдают миллионы человек, особенно бедные люди, которые живут в неблагополучных местах или зависят от земли для выживания. Рост температуры может повлиять на производство, переработку и распространение продуктов питания, а также на национальную безопасность.
• Определенные болезни, переносимые животными, такие как малярия и болезнь Лайма, станут более распространенными, поскольку теплые климатические условия способствуют этому.

Парниковые газы и другие причины потепления

Ученые считают, что парниковый эффект возникает благодаря следующим газам:

• метан;
• диоксид углерода;
• водяной пар;
• озон.

Основные парниковые газы

Количество водяного пара сильно зависит от температуры нижних слоев атмосферы. Чем она ниже, тем меньше влажность воздуха и слабее выражен парниковый эффект. В этом случае избыточная влага превращается в снежно-ледовый покров на полюсах планеты, увеличивая ее отражательную способность (альбедо) и делая воздух еще холоднее. Таким образом, глобальное потепление (или похолодание) – это самоподдерживающийся процесс, который при определенных условиях может пойти по нарастающей и развиваться очень быстро. Для его начала нужен всего лишь «спусковой крючок», и антропогенный фактор вполне может стать им. В этом случае мы имеем дело с типичным примером положительной обратной связи.

Кроме того, на тепловой баланс Земли также оказывает влияние сажа и твердые аэрозольные частицы, попадающие в верхние слои атмосферы. Их главными источниками является вулканическая активность и промышленные выбросы. Пыль и сажа препятствует проникновению солнечного света, что уменьшает температуру планеты.

Последствия парникового эффекта

Одним из опаснейших последствий парникового эффекта считается глобальное потепление, ведущее к нарушению теплового баланса планеты.

Рисунок 1. Последствия парникового эффекта. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Уже сегодня человек ощущает на себе увеличение температуры, когда летняя жара становится нестерпимой, а среди зимы начинаются оттепели. Нормой жизни становятся ураганы и смерчи, кислотные дожди и другие стихийные катаклизмы. Растут площади пустынь и засушливых территорий, бурно тают ледники, постепенно исчезает вечная мерзлота, сокращаются площади лесов. Природа ошибок не прощает и последствия от парникового эффекта могут превзойти самые смелые ожидания.

Наиболее опасным в этом контексте является таяние полярных шапок ледников, которое может вызвать цепную реакцию. Уровень Мирового океана повысится на 5-7 м, это в лучшем случае, в перспективе специалисты говорят о 60-80 м. Низменные страны – Дания, Бангладеш, Нидерланды, окажутся под водой, будут затоплены многие портовые города мира, а население, чтобы выжить, будет перемещаться в другие районы планеты.

Уровень Мирового океана в последние три столетия поднимался ежегодно в среднем на 1мм. Уже к началу XX века подъем воды составил 1,4-1,5 мм в год. Увеличивающаяся масса воды оказывает влияние на сейсмичность разных районов Земли.

Исчезновение Гольфстрима приведет к снижению контрастности в климате между севером и югом Европы, изменятся существующие экосистемы. Сильная засуха охватит такие регионы, как Австралия, американские штаты Техас, Калифорния, Флорида. Во влажных регионах планеты количество осадков увеличится, а в сухих регионах будет ещё суше. В России и Канаде исчезнет вечная мерзлота, лик российской Сибири кардинально изменится. Панамский канал свое значение утратит. Система циркуляции атмосферы в связи с изменением термического режима и увлажнения, изменится, географические зоны начнут переформировываться и смещаться в северные широты.

Более консервативным является такой компонент геосферы, как почвенный покров, для коренного изменения которого, необходимы сотни лет. Возможна ситуация, при которой черноземные почвы могут оказаться в условиях пустынь, а заболоченные таежные земли будут получать осадков ещё больше.

С потеплением увеличится количество циклонов, включая ураганные.

Ученые рассматривают и другую сторону потепления климата, которая может дать возможности развития и опровергать их сразу не стоит.

Ещё Вернадский говорил о том, что человек является «великой геологической силой» и, если природа предоставит ему возможность, то он сможет по-новому реорганизовать свое хозяйство.

В случае с глобальным потеплением дальше на север продвинутся лесные массивы, реки Северного полушария будут раньше освобождаться ото льда, увеличится вегетационный период растений.

Расчеты физиков показывают, что с удвоением в атмосфере концентрации углекислого газа, температура повысится только на 0,04 градуса, а для сельского хозяйства это скорее польза, чем вред.

Продолжительность летнего периода увеличится, температуры будут выше, зима тоже станет теплее. И здесь есть свои плюсы – продолжительность отопительного сезона, например, в городской местности сократится. На севере России можно будет прокладывать дороги, как шоссейные, так и железные, заниматься сельским хозяйством, да и в целом развивать северные районы страны.

Это всё предположения, а что будет на самом деле, никто точно сказать не может. Как поведет себя природа в связи с глобальным потеплением, не решит ли она уничтожить человечество навсегда, тоже никто не знает.

Лекция 18. Климат, его классификация, глобальные экологические изменения климата

18.3. Изменения климата под влиянием «парникового эффекта», его причины и последствия

Изменение климата в прошлом происходило в основном под влиянием естественных процессов, поскольку результаты деятельности человека были незначительными. Нынешние прогнозы изменения климата на планете крайне противоречивы. Все более весомыми становятся антропогенные факторы. Приведем основные причины изменения климата.

1 Изменение характеристик орбиты нашей планеты, связанное с изменением угла ее наклона и изменением расстояния до Солнца.

2 Флуктуации интенсивности космических лучей.

3 Переполюсовка магнитного поля Земли.

4 Парниковые газы в атмосфере. В последние 15–20 лет выдвинулась в число наиболее серьезных экологических проблем – проблема изменения климата, которое прямо или косвенно обусловлено деятельностью человека. Рост народонаселения, землепользование, вырубка лесов, обновление технологий, экономический рост, производство и потребление энергии и топлива изменяют концентрации и распределение так называемых «парниковых газов» в атмосфере. парниковые газы прозрачны для коротковолновой радиации, но поглощают длинноволновую радиацию. Изменение поглощения или излучения солнечной радиации способно вызвать повышение температуры, повлиять на климат. Главной причиной возникновения «парникового эффекта» считается рост в атмосфере содержания углекислого газа (СО₂), закиси азота (N₂О), метана (СН₄), летучих неметановых органических соединений (ЛНОС), окиси углерода (СО), оксидов азота (NО_х), хлор-фтор-углеродов (ХФУ), галонов и тропосферного озона. Глобальное потепление, вызванное парниковым эффектом, уже началось – средняя температура на планете стала на 0,6° С выше, чем 100 лет назад. Из расчетов Международной комиссии по климатическим изменениям, при сохранении существующих тенденций использования ископаемого топлива и вырубки лесов средняя температура планеты к 2100 г. поднимется на 6° С. Результирующие изменения климата могут иметь далеко идущие последствия в результате подъема уровня Мирового океана (из-за таяния льдов), перераспределения осадков и более неустойчивой погоды. Можно ожидать: увеличения числа штормов и ураганов; затопления низко лежащих земель; перемещения плодородных областей и меньшей безопасности урожаев из-за засух и эрозии почв; потери запасов пресной воды в некоторых регионах, образования пустынь; вымирания некоторых видов животных и растений, так как они не смогут приспособиться к быстро меняющейся обстановке. Повышение температуры вызовет, в зависимости от районов мира, увеличение или уменьшение количества атмосферных осадков. В Северной Европе, включающей Балтийский регион, куда входит и Беларусь, может возрасти объем поверхностного и руслового стока. Важные последствия увеличения содержания СО₂ в атмосфере могут состоять для растений в увеличении скорости фотосинтеза, темпов продуцирования. Парниковый эффект приведет к увеличению вегетационного сезона, что, вероятно, проявится в увеличении урожаев сельскохозяйственных культур и лесной продукции. Этому будет способствовать и возросшая нагрузка по атмосферному азоту. Повышенная температура ускорит темпы разложения и минерализации увеличившегося количества органического вещества, и в конечном счете возрастет количество доступных биогенных элементов и гумусного материала. Увеличение температуры, темпов минерализации органического вещества, повышенное высвобождение азота, фосфора, поток их из почв во внутренние водоемы, моря увеличит биогенную нагрузку на них, стимулирует евтрофирование. Следствием этого процесса станет вторичное загрязнение, нарушение круговорота, состояния водных экосистем. изменение процессов внутри водосборов, таким образом, повлияет на состояние рек, озер, прибрежных вод (Я. Э. Кильстрем, 1997).

В общем, изменение климата, повышение температуры отразится на природных экосистемах, сельском и лесном хозяйствах, водных ресурсах. Социальные последствия указанных изменений будут весьма серьезными во многих странах.

5 Изменение ландшафтов, приводящее к изменению отражательной способности земной поверхности.

6 Выбросы аэрозолей в стратосферу, что приводит к уменьшению количества солнечной энергии, поступающей на Землю. Загрязнение тропосферы пылью повышает уровень ее замутненности, увеличивает облачность. Это ведет к похолоданию или к созданию так называемого эффекта ядерной зимы, вызванного ядерными взрывами на поверхности Земли, крупными вулканическими извержениями, падениями астероидов.

7 Влияние хозяйственной деятельности на влагооборот, приводящее к изменению режима осадков.

Что способствует усилению парникового эффекта

Усилению способствует изменения в климате, которое заключается в изменении температуры и интенсивности выпадающих осадков.

Из-за глобального потепления тают ледники и повышается уровень моря, возникают угрозы биологическому разнообразию, гибнут посевы, пропадают различные источники пресной воды.

Повышение температуры земли отражается на планете уже сейчас.

Однако более опасной проблемой парниковый эффект станет в будущем, достигнув угрозы всеобщей экологической катастрофы. Многие территории нашей планеты и так склонные к засухе станут абсолютно не жизнеспособными, люди начнут массово мигрировать в другие регионы.

Это неизбежно приведёт к социально-экономическим проблемам. Кроме того, произойдёт следующее:

• исчезновение или смена наземных и водных экосистем;
• нарушение климатического равновесия;
• затопление низинных областей и увеличения количества;
• изменение траектории движения циклонов и антициклонов;
• вымирание ряда животных со слабой способностью к адаптации;
• нарушение круговорота главных биогенных;
• смещение климатических зон.

Влияние на климат

Парниковый эффект – это глобальный экоресурс, оказывающий влияние на климат.

Он безусловно вызовет климатические изменения, которые могут сопровождаться смешением климатических зон, что приведет к уменьшению отражающей способности поверхности земли, ледников и водоёмов.

Атмосфера станет непроницаемой для теплотрассы, и последствия приобретут глобальный характер.

Неизбежное повышение температуры воздуха и уровня Мирового океана в результате таяния ледников и морских льдов приведёт к тепловому расширению вод океана.

Воздействие на человека

Данные климатические изменения окажут сильнейшее воздействие на человека.

Активизируются процессы заболачивания, и ухудшится состояние лесных массивов. Данные последствия приведут к большим проблемам коммуникации и нарушат промышленные процессы, необходимые для поддержания жизнедеятельности человека.

Изменение климата приведет к ухудшению здоровья людей. Резкие смены температурный баланса, изменение влажности или наоборот засушливости приведет к массовой сонливости, недомоганию, обострению сердечно-сосудистых, респираторных и других заболеваний.

Так, сокращение производства продуктов питания неизбежно приведет к недоеданию и голоду.

Ярким примером последствий воздействия парникового эффекта является засуха в Африке.

Повышение температуры создаст благоприятную атмосферу для размножения опасных для человека животных и насекомых (например, энцефалитных клещей и малярийных комаров), являющихся переносчиками опаснейших заболеваний.

Таким образом, можно сделать вывод, что последствия парникового эффекта напрямую взаимосвязаны с человеком и его жизнедеятельностью. Если люди не будут придавать огласке данную экологическую проблему и не попытаются решить ее совместными усилиями, то это приведёт к гарантированному уничтожению всего живого на нашей планете.

Именно поэтому необходимо разрабатывать и предпринимать меры для остановки глобального потепления.

Парниковые газы, влияющие на климат планеты

Принципы парникового эффекта впервые осветил Жозеф Фурье, рассматривая разные типы механизмов в формировании климата Земли. При этом рассматривались и факторы, оказывающие влияние на температурные условия климатических поясов и качественный теплоперенос, и факторы, которые влияют на состояние общего теплового баланса нашей планеты. Парниковый эффект обеспечивается разницей в прозрачности атмосфер в дальнем и видимом инфракрасных диапазонах. Тепловой баланс земного шара определяет климат и среднегодовые приповерхностные температуры.

Активное участие в этом процессе принимают так называемые парниковые газы, которые задерживают инфракрасные лучи, занимающиеся нагревом атмосферы Земли и ее поверхности. По степени влияния и воздействия на тепловой баланс нашей планеты основными принято считать следующие виды парниковых газов:

• Водяной пар
• Углекислый газ
• Метан
• Озон

Главным в этом списке является водяной пар (влажность воздуха тропосферы), который вносит в парниковый эффект земной атмосферы основной вклад. Также участвуют в действии фреоны и окись азота, но малая концентрация других газов не оказывает такого существенного влияния.

Суть проблемы

Что такое парниковый эффект? Так называют повышение температуры поверхности планеты благодаря тому, что газы в атмосфере имеют свойство удерживать тепло. Земля нагревается излучением Солнца. Видимые короткие волны от источника света беспрепятственно проникают к поверхности нашей планеты. Нагреваясь, Земля начинает излучать длинные тепловые волны. Частично они проникают сквозь слои атмосферы и «уходят» в космос. Парниковые газы снижают пропускную способность, отражают длинные волны. Тепло остаётся у поверхности Земли. Чем больше концентрация газов, тем выше парниковый эффект.

Впервые явление было описано Жозефом Фурье ещё в начале XIX века. Он предположил, что процессы, происходящие в земной атмосфере, аналогичны тому, что существует под стеклом.

Парниковые газы – это пар (от воды), диоксид углерода (углекислота), метан, озон. Основное участие в формировании парникового эффекта принимает первый (до 72%). Следующий по значимости – углекислый газ (9-26%), доля метана и озона 4-9 и 3-7% соответственно.

В последнее время часто можно услышать про парниковый эффект как серьёзную экологическую проблему. Но у этого явления есть и положительная сторона. Благодаря тому, что парниковый эффект существует, средняя температура нашей планеты примерно 15 градусов выше нуля. Без него жизнь на Земле была бы невозможна. Температура могла быть только «минус» 18.

Причина появления эффекта – активная деятельность множества вулканов на планете миллионы лет назад. При этом в атмосфере значительно повысилось содержание пара воды, углекислого газа. Концентрация последнего достигла такого значения, что возник сверхсильный парниковый эффект. Вследствие этого практически вскипела вода Мирового океана, настолько высока стала её температура.

Появление растительности повсеместно на поверхности Земли вызвало достаточно быстрое поглощение диоксида углерода. Накопление тепла снизилось. Установилось равновесие. Среднегодовая температура на поверхности планеты оказалась на уровне, близком к настоящему.

Парниковый эффект: пути решения проблемы

Глобальные проблемы экологии, связанные с парниковым эффектом, можно предотвратить. Для этого человечество должно согласованно устранить причины возникновения глобального потепления.

Что следует предпринять в первую очередь:

1. Уменьшить количество выбросов в атмосферу. Этого можно добиться, если повсеместно ввести в эксплуатацию более экологичное оборудование и механизмы, установить фильтры и катализаторы; внедрить «зеленые» технологии и процессы.
2. Снизить энергопотребление. Для этого потребуется перейти на выпуск менее энергоемкой продукции; увеличить КПД на электростанциях; задействовать программы термомодернизации жилья, внедрить технологии, повышающие энергоэффективность.
3. Изменить структуру источников энергии. Увеличить в общем объеме вырабатываемой энергии долю полученной из альтернативных источников (солнце, ветер, вода, температура грунта). Сократить использование ископаемых энергетических источников.
4. Развивать экологически чистые и низкоуглеродные технологии в сельском хозяйстве и промышленности.
5. Увеличить использование ресурсов вторичной переработки сырья.
6. Восстановить леса, эффективно бороться с лесными пожарами, увеличивать площади зеленых насаждений.

Пути решения проблем, возникших из-за парникового эффекта, известны каждому. Человечеству необходимо осознать, к чему приводят его непоследовательные действия, оценить масштаб надвигающейся катастрофы и принять участие в спасении планеты!

Чем грозит парниковый эффект?

Парниковый эффект крайне опасен. Среди глобальных проблем человечества выделяют:

1. Угроза сельскому хозяйству.
   Таяние льдов повышает уровень моря, что приводит к затоплению прибрежных районов. Посевы гибнут, плодородные земли уходят под воду, пастбища сокращаются. Ситуация губительна для населения, зависимого от урожая.
2. Опасность исчезновения городов.
   Нью-Йорк, Венеция, города на Лазурном побережье Франции, Санкт-Петербург – все они могут оказаться под водой. По данным статистики при сегодняшних тенденциях повышения температуры океан через 15 лет поднимется на 0,3 метра, к концу XXI века – на 1 метр.
3. Опустынивание земель.
   Раннее таяние снега, преждевременное завершение сезона дождей – причина пересушивание почвы. Если температура будет подниматься в течение 10 лет ежегодно на 1 градус, то 200 млн. гектаров леса станут безжизненными степями.
4. Дисбаланс в цепи питания.
   Нагрев воздуха провоцирует изменение температуры воды. Представители животного мира океана постепенно исчезают за счет невозможности приспособиться к быстро меняющимся условиям. Привычное биоразнообразие сокращается. Животные и птицы, проживающие на прибрежных районах, теряют источники питания. Равновесие экосистемы становится под угрозой.
5. Изменчивость климата.
   Смещение границ сезонов, увеличение количества штормов, ураганов – проявления нестабильности погоды.
6. Обострение хронических заболеваний.
   В первую очередь страдает сердечно-сосудистая и бронхолегочная система. С ростом температуры возрастает риск инфекционных заболеваний. Малярия, распространенная в странах Африки, займет обширный ареол поражения.

Чтобы сохранить человечество, все государства должны приложить максимум сил для поиска путей решения вопроса.

Парниковый эффект: причины и последствия

Первое упоминание о природе парникового эффекта появилось в 1827-м в статье ученого-физика Жана Батиста Жозефа Фурье. Его труды были основаны на опыте швейцарца Никола Теодора де Соссюра, который измерил температуру внутри сосуда с затемненным стеклом, когда его поставили под солнечный свет. Ученый выяснил, что температура внутри выше из-за того, что тепловая энергия не может пройти сквозь мутное стекло.

На примере этого опыта Фурье описал, что не вся солнечная энергия, достигающая поверхности Земли, отражается в космос. Парниковый газ удерживает в нижних слоях атмосферы часть тепловой энергии. Он состоит из:

Что такое парниковый эффект? Это увеличение температуры нижних атмосферных слоев из-за скопления тепловой энергии, которую удерживают парниковые газы. Атмосфера Земли (ее нижние слои) из-за газов получается достаточно плотной и не пропускает в космос тепловую энергию. В результате поверхность Земли нагревается.

По состоянию на 2005 год среднегодовая температура земной поверхности выросла на 0,74 градуса за последнее столетие. В ближайшие годы ожидается ее стремительное повышение по 0,2 градуса за каждое десятилетие. Это необратимый процесс глобального потепления. Если динамика сохранится, то через 300 лет произойдут непоправимые экологические изменения. Поэтому человечеству грозит вымирание.

Ученые называют такие причины возникновения глобального потепления, как:

масштабная промышленная деятельность человека. Она ведет к увеличению выброса газов в атмосферу, что изменяет ее состав и приводит к росту запыленности;

• сжигание ископаемого топлива (нефти, угля, газа) на тепловых электростанциях, в двигателях автомобилей. В результате увеличиваются выбросы углекислоты. Кроме того, растет интенсивность энергопотребления — при увеличении населения земного шара на 2% в год потребность в энергии увеличивается на 5%;
• бурное развитие сельского хозяйства. Результат — увеличение выбросов метана в атмосферу (чрезмерная выработка удобрений из органики в результате гниения, выбросы из биогазовых станций, увеличение количества биологических отходов при содержании скота/птицы);
• увеличение количества свалок, из-за чего растут выбросы метана;
• вырубка лесов. Она приводит к замедлению поглощения углекислого газа из атмосферы.

Последствия глобального потепления чудовищны для человечества и жизни на планете в целом. Итак, парниковый эффект и его последствия вызывают цепную реакцию. Убедитесь в этом сами:

1. Самая большая проблема заключается в том, что из-за повышения температуры на поверхности Земли начинают таять полярные льды, из-за чего повышается уровень моря.

2. Это приведет к затоплению плодородных земель в долинах.

3. Затопление крупных городов (Санкт-Петербург, Нью-Йорк) и целых стран (Нидерланды) приведет к социальным проблемам, связанным с необходимостью переселения людей. В итоге возможны конфликты и массовые беспорядки.

4. Из-за прогревания атмосферы период таяния снегов сокращается: они тают быстрее, а сезонные дожди быстрее заканчиваются. В результате увеличивается количество засушливых дней. По подсчетам специалистов, при повышении среднегодовой температуры на один градус около 200 млн га лесных массивов превратятся в степи.

5. Из-за уменьшения количества зеленых насаждений снизится переработка углекислого газа в результате фотосинтеза. Парниковый эффект усилится, и глобальное потепление ускорится.

6. Из-за нагревания поверхности Земли увеличится испарение воды, что усилит парниковый эффект.

7. Из-за повышения температуры воды и воздуха возникнет угроза для жизни ряда живых существ.

8. Из-за таяния ледников и роста уровня Мирового океана сдвинутся сезонные границы, участятся климатические аномалии (штормы, ураганы, цунами).

9. Рост температуры на поверхности Земли негативно скажется на здоровье людей, а кроме того, спровоцирует развитие эпидемиологических ситуаций, связанных с развитием опасных инфекционных заболеваний.