Готовый реферат

Парниковый эффект и глобальное потепление климата

как природные феномены

В рассуждениях о парниковом эффекте и глобальном потеплении климата важно разобраться, действительно ли имеет место эти явления и, если да, то в какой степени его последствия угрожают существованию человечества. В качестве первого шага необходимо разграничить понятия «глобальное потепление» и «парниковый эффект», первое из которых часто подменяют вторым, создавая тем самым почву для спекуляций.

Как известно, температура межзвездного пространства составляет приблизительно -250°С, в то время как средняя температура поверхности Земли равна 15°С. Разница в 265°С обусловлена в первую очередь солнечным излучением. Однако из них 20°С приходится на некоторые парниковые газы, которые порождают «парниковый эффект». Без этого эффекта поверхность Земли имела бы температуру в -5°С, и наша планета была бы необитаемой. Парниковые газы (двуокись углерода, двуокись азота, метан, хлорфторуглероды, водяной пар и др.) пропускают солнечные лучи, но непроницаемы для инфракрасного излучения, которое, проникая в атмосферу, не в состоянии ее покинуть и тем самым способствуют согреванию поверхности Земли. Доля каждого из этих газов в возникновении «парникового эффекта» различна вследствие разной способности их молекул к поглощению излучения .

Возникновение парникового эффекта опирается на квантовую теорию света. В соответствии с ней, энергия ε кванта равна hυ, где h – постоянная Планка (6,62•10-34); υ – частота, присущая кванту.

Поскольку частота видимой части солнечного излучения заметно выше, чем инфракрасной, то и энергия кванта в ней больше, чем кванта теплового излучения – примерно в 1000 раз. Поэтому значительно менее мощные кванты последнего задерживаются в атмосфере сильнее, чем падающие на поверхность кванта света. Задержанию в существенной степени содействуют более крупные молекулы парниковых газов. Действительно, диаметр молекул основных газовых составляющих атмосферы (N2, O2) разными методиками расчета оценивается соответственно 3,15-3,70•10-8 и 2,94-3,56•10-8 см, а для СО2 и CH4, например, он составляет 3,24-4,54•10-8 и 3,24-4,30•10-8 см . В основе рассмотренного механизма возникновения парникового эффекта лежит идея знаменитого шведского физико-химика Свенте Аррениуса о прогреве атмосферы за счет поглощения ею инфракрасного излучения и представление о том, что передача тепла в тропосфере происходит за счет его радиации.

В то время как сам по себе парниковый эффект – это научно доказанный факт, его усиление, которое обычно называют глобальным потеплением, не имеет однозначного подтверждения. Кроме того, наличие парникового эффекта, как следствие антропогенной деятельности, оспаривается.

Парниковый эффект: угроза или благо?

Усиление парникового эффекта было впервые описано упомянутым С. Аррениусом еще в 1896 г. Он высказал гипотезу о том, что парниковый эффект в атмосфере Земли создается диоксидом углерода. С тех пор ученые, моделируя климат планеты, уделяют основное внимание именно СО2. За 100 последних лет его концентрация в атмосфере увеличилась на 10 %, а глобальная температура планеты поднялась на 0,6°С .

Ряд исследователей считают рост концентрации СО2 благом: с их точки зрения он дает не парниковый, а антипарниковый эффект, то есть понижает температуру планеты. Кроме того, он необходим для дыхания. Полезность СО2 можно аргументировать также тем, что 20 млн. лет назад, когда его концентрация была втрое выше, количество фитомассы было значительно больше. Стало быть , увеличение концентрации СО2 повышает урожайность полезных для человека культур.

Сторонники противоположной точки зрения аргументируют свою правоту сопоставлением атмосферы Марса и Венеры. На Марсе содержание СО2 составляет всего 0,6 % от земного, а из-за низкой температуры он вымораживается из атмосферы вместе с водой. Атмосфера Венеры в основном состоит из СО2. Из-за мощного парникового эффекта температура на поверхности Венеры составляет 500°С. Однако эти характеристики трудно соотнести с параметрами земной атмосферы, так как давление в атмосфере Венеры в 90 раз выше, чем на Земле.

По мнению профессора А.Е.Галашева , более взвешенным является утверждение, что парниковый эффект на Земле в значительной степени (на 78-90 %) порожден парами воды и в существенно меньшей степени (10-22 %) – диоксидом углерода. Причем влияние последнего на парниковый эффект наиболее существенно в верхних слоях атмосферы. Диоксид углерода предотвращает вымораживание паров воды из более низких слоев атмосферы и дает им возможность внести определяющий вклад в парниковый эффект.

Мировой океан, в котором диоксида углерода в 60 раз больше, чем в атмосфере, является его гигантским аккумулятором и регулятором. Поэтому концентрация СО2 в воздушном пространстве растет во много раз медленнее, чем антропогенные выбросы. Можно предположить, что основным регулятором климата Земли служит вода во всех трех фазовых состояниях: в виде водяного пара, гидросферы и облаков, льда и снега. Роль парниковых примесей, в том числе и диоксида углерода, менее существенна.

Большую роль в термическом режиме земли играет облачный покров. По данным космических исследований, на всех материках Северного полушария, существует связь между средними месячными значениями количества облаков и приземной температурой воздуха. Именно благодаря водяному пару и облакам средняя температура у поверхности планеты составляет около 15°С вместо -58°С (такую температуру имел бы абсолютно сухой воздух). Остальные парниковые примеси (диоксид углерода, двуокиси серы и азота, хлористый водород, аммиак и многие другие) также влияют на температуру воздуха, но их роль значительно меньше (таблица 1, 2).

Таблица 1 - Наиболее важные парниковые газы

Изменения температуры обусловлены не только антропогенными выбросами, но и естественными факторами – изменением солнечной радиации, колебаниями орбиты, вулканическими извержениями и т.п. Известно, что извержение вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 г. снизило среднюю глобальную температуру на 3°С. На следующий год и в Европе, и в Северной Америке лета не было, но через несколько лет все стало на свои места.

Согласно некоторым оценкам , при отсутствии ограничительных мер при нынешнем росте промышленного производства, а, следовательно, и увеличении выбросов диоксида углерода, его концентрация к 2100 г. удвоится, а глобальная температура может возрасти на 3,5°С. Таким образом, эффект от извержения одного вулкана (пусть и краткосрочный) сопоставим со столетним антропогенным эволюционным вкладом.

По мнению профессора В.Е. Лотоша для биосферы земли развитие парникового эффекта может иметь как положительные, так и отрицательные последствия .

К положительным следует отнести то, что при глобальном потеплении увеличится испарение с поверхности Океана и возрастет влажность атмосферы. Это благоприятно скажется на снижении засушливости аридных областей. Повышение концентрации СО2 в воздухе может интенсифицировать фотосинтез, а значит, способствовать росту продуктивности как естественных лесных формаций, так и культурных растений. Применительно к России урожай зерновых может подняться в среднем на 67 %, кормовых трав – на 95 % . При увеличении концентрации парниковых газов модели климата предсказывают больший рост температуры в высоких широтах и меньший - в низких.

К отрицательным последствиям парникового эффекта относят прежде всего вероятное поднятие уровня Мирового океана. К негативным последствиям для России, где до 50 % территории занято вечной мерзлотой, причисляют также усиление сезонного протаивания грунтов. Это создаст угрозу дорогам, строениям и коммуникациям, активизирует процессы термокарста, заболачивания, ухудшит состояние лесных массивов на вечной мерзлоте и др.

Парниковый эффект и глобальное потепление климата

как природные феномены

3

Парниковый эффект: угроза или благо? 4

Можно ли избежать изменения климата? 10

Глобальные перспективы 12

Список использованных источников 15

СПИСОК ИСОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Башмаков И. Сколько стоит смягчение антропогенного воздействия на изменение климата? // Вопросы экономики. 2003. № 1.

2. Васильева Е.Э. Беларусь и глобальные экологические проблемы (на примере глобального потепления) / Что дает Беларуси глобализации?: Материалы Межд. конф. «Что на данный момент принесли Беларуси процессы глобализации и какие дискуссии ведутся вокруг них? – Мн.: ИЦ БГУ, 2004.

3. Вронский В.А. Прикладная экология. – Ростов Н/Д: Феникс, 1996. – 512 с.

4. Галашев А.Е., Галашева А.А. Киотский протокол и экономический рост в России // ЭКО.2006. №12.

5. Григорьев А. К 2032 году исчезнет каждый четвертый // Вести СОЭС. 2002. № 2(21).

6. Данилов-Данильян В., Лосев К., Рейф И. Перед главным вызовом цивилизации: российский взгляд на проблему / http://www.iwp.ru/prob/kndd.

7. Департамент энергии США: http://cdiac.esd.o
l.gov/pns/current_ghg.html.

8. Изменение климата: Смягчение воздействий. Резюме рабочей группы III. 2001. / www.grida.no/climate/ipcc_tar/vol4/russian/164/htm.

9. Лотош В.Е. Торговля загрязнениями, парниковый эффект и Россия // Экономика природопользования. 2005 № 6.

10. Розовский А.Я. Физико-химические аспекты утилизации СО2 // Журнал физической химии. 1996. № 2.

11. Стейнбек М. Технология конверсии биомассы «ХАИД-РОКАРБ» для поглощения атмосферного углекислого газа // Журнал физической химии. 1993. № 2.

12. Climate Change Science: An Analysis of Some Key Questions. – Washington, D.C.: National Academy Press, 2001, 42 p.

13. Foster J.B. Ecology Against Capitalism - Statistical Data Included // Monthly Review. 2001. № 10.

14. Halmann M.M., Steinberg M. Greenhouse gas carbon dioxide mitigation. Boca Raton. London, new York, Washington: Lewis Publishers, 1999.

15. Nordhaus W.D. The Cost of Slowing Climate Change: a Survey // The Energy Jou
al. 1991. Vol. 12(1).

16. Nordhaus W.D., Boyer J. Warming the World, 2000.