МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ РЕСПУБЛІКИ БІЛОРУСЬ

УО «БІЛОРУСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

РЕФЕРАТ

з дисципліни: Основи екології та енергозбереження

на тему: Парниковий ефект: причини та наслідки

Перевірила: Т.М. Пилипович

ІСТОРИЧНІ ВІДОМОСТІ

Ідея про механізм парникового ефекту була вперше викладена в 1827 Жозефом Фур'є в статті «Записка про температури земної кулі та інших планет», в якій він розглядав різні механізми формування клімату Землі, при цьому він розглядав як фактори, що впливають на загальний тепловий баланс Землі ( нагрівання сонячним випромінюванням, охолодження за рахунок променевипускання, внутрішнє теплоЗемлі), так і фактори, що впливають на теплоперенесення та температури кліматичних поясів (теплопровідність, атмосферна та океанічна циркуляція).

Під час розгляду впливу атмосфери на радіаційний баланс Фур'є проаналізував досвід М. де Соссюра із зачорненою зсередини посудиною, накритою склом. Де Соссюр вимірював різницю температур усередині та зовні такої судини, виставленої на пряме сонячне світло. Фур'є пояснив підвищення температури всередині такого «міні-парника» порівняно із зовнішньою температурою дією двох факторів: блокуванням конвективного теплоперенесення (скло запобігає відпливу нагрітого повітря зсередини та припливу прохолодного зовні) та різною прозорістю скла у видимому та інфрачервоному діапазоні.

Саме останній фактор і отримав у пізнішій літературі назву парникового ефекту – поглинаючи видиме світло, поверхня нагрівається та випромінює теплові (інфрачервоні) промені; оскільки скло прозоре для видимого світла і майже непрозоре для теплового випромінювання, то накопичення тепла веде до такого зростання температури, при якому кількість теплових променів, що проходять через скло, достатньо для встановлення теплової рівноваги.

Фур'є постулював, що оптичні властивості атмосфери Землі аналогічні оптичним властивостям скла, тобто її прозорість в інфрачервоному діапазоні нижча, ніж прозорість у оптичному діапазоні.

ПРИЧИНИ ПАРНИКОВОГО ЕФЕКТУ

Обсяги спалюваного палива, що постійно збільшуються, проникнення в атмосферу промислово вироблених газів, широке випалювання і зведення лісів, анаеробне бродіння і багато іншого - все це зумовило виникнення такої глобальної екологічної проблеми, як парниковий ефект.

Основними хімічними речовинами, що створюють парниковий ефект, є наступні п'ять газів:

Вуглекислий газ (50% парникового ефекту);

Хлорфторвуглеці (25%);

Оксид азоту (8%);

Озон приземного рівня (7%);

Метан (10%).

Вуглекислий газ потрапляє в атмосферу внаслідок спалювання різних видів палива. Близько 1/3 кількості Вуглекислий газобумовлено випалюванням та зведенням лісів, а також процесами опустелювання. Зменшення лісів означає скорочення кількості зелених деревних рослин, здатних поглинати вуглекислий газ у процесі фотосинтезу Щорічно вміст вуглекислого газу в атмосфері Землі зростає в середньому на 0,5%.

Хлорфторвуглеці вносять близько 25% вкладу створення сукупного парникового ефекту. Вони мають подвійну небезпеку для людини та природи Землі: по-перше, сприяють розвитку парникового ефекту; по-друге, руйнують атмосферний озон.

Метан - один із важливих «парникових» газів. Вміст метану в атмосфері за останні 100 років подвоївся. Основним джерелом надходження метану в атмосферу Землі є природний процесанаеробного бродіння, що має місце у вологих рисових виробництвах, у тваринництві, на полях очищення стічних вод, у розкладанні міських та житлово-комунальних стоків, у процесах гниття та розкладання органічних речовину звалищах побутового сміття та ін. Нафтове забрудненняповерхні суші та Світового океану також робить свій істотний внесок у збільшення вільного метану в атмосфері нашої планети.

Оксид азоту утворюється у багатьох технологічних процесахсучасного сільськогосподарського виробництва (наприклад, при утворенні та використанні органічних добрив), а також в результаті спалювання все зростаючих обсягів різного палива.

МОЖЛИВІ СЦЕНАРІЇ ГЛОБАЛЬНИХ КЛІМАТИЧНИХ ЗМІН

Глобальні кліматичні зміни дуже складні, тому сучасна наукане може дати однозначної відповіді, що ж на нас чекає в найближчому майбутньому. Існує безліч сценаріїв розвитку ситуації. Для визначення даних сценаріїв враховуються фактори, що уповільнюють і прискорюють глобальне потепління.

Чинники, що прискорюють глобальне потепління:

Емісія CO 2 метану, закису азоту в результаті техногенної діяльності людини;

Розкладання, внаслідок підвищення температури, геохімічних джерел карбонатів із виділенням СО 2 . У земної кориміститься у зв'язаному стані вуглекислого газу в 50 000 разів більше, ніж в атмосфері;

Збільшення вмісту в атмосфері Землі водяної пари внаслідок зростання температури, а значить і випаровування води океанів;

Виділення CO 2 Світовим океаном внаслідок його нагрівання (розчинність газів у разі підвищення температури води падає). Зі зростанням температури води за кожен градус розчинність у ній CO2 падає на 3%. У Світовому океані міститься у 60 разів більше CO 2 ніж у атмосфері Землі (140 трильйонів тонн);

Зменшення альбедо Землі (що відображає здатність поверхні планети), внаслідок танення льодовиків, зміни кліматичних зон та рослинності. Морська гладьвідображає значно менше сонячних променів, ніж полярні льодовики і снігу планети, гори позбавлені льодовиків, також володію меншим альбедо, що просуває на північ деревна рослинність має менший альбедо, ніж рослини тундри. За останні п'ять років альбедо Землі вже поменшало на 2,5%;

Виділення метану при таненні вічної мерзлоти;

Розкладання метангідратів - кристалічних льодових сполук води і метану, що містяться в приполярних областях Землі.

Чинники, що уповільнюють глобальне потепління:

Глобальне потепління викликає уповільнення швидкості океанічних течій, уповільнення теплої течії Гольфстрім спричинить зниження температури в Арктиці;

Зі збільшенням температури Землі зростає випаровуваність, отже, і хмарність, що є певного роду перепоною по дорозі сонячних променів. Площа хмарності зростає приблизно 0,4% за кожен градус потепління;

Зі зростанням випаровуваності збільшується кількість опадів, що випадають, що сприяє заболочуванню земель, а болота, як відомо, є одними з головних депо CO 2 ;

Збільшення температури, що сприятиме розширенню площі теплих морів, а значить і розширенню ареалу молюсків і коралових рифів, ці організми беруть активну участь у депонуванні CO 2 , що йде на будівництво раковин;

Збільшення концентрації CO 2 в атмосфері стимулює зростання та розвиток рослин, які є активними акцепторами (споживачами) цього парникового газу.

Ось 5 сценаріїв майбутнього планети Земля:

Сценарій 1 – глобальне потепління відбуватиметься поступово.Земля дуже велика та складна система, що складається з великої кількості пов'язаних між собою структурних компонентів. На планеті є рухлива атмосфера, рух повітряних мас якої розподіляє теплову енергіюпо широтах планети, на Землі є величезний акумулятор тепла і газів - Світовий океан (океан накопичує в 1000 разів більше тепла, ніж атмосфера). складній системіне можуть відбуватися швидко. Пройдуть століття і тисячоліття, перш ніж можна буде судити про скільки-небудь відчутну зміну клімату.

Сценарій 2 – глобальне потепління відбуватиметься відносно швидко.Найпопулярніший в даний час сценарій. За різними оцінками останні сто років середня температура нашій планеті збільшилася на 0,5-1°С, концентрація – СО 2 збільшилася на 20-24 %, а метану на 100%. У майбутньому ці процеси отримають подальше продовження і до кінця XXI століття середня температура Землі може збільшитися від 1,1 до 6,4°С. Подальше танення Арктичних та Антарктичних льодівможе прискорити процеси глобального потепліннячерез зміну альбедо планети. За твердженням деяких вчених, тільки крижані шапки планети за рахунок відображення сонячного випромінювання охолоджують нашу Землю на 2°С, а лід, що покриває поверхню океану, суттєво уповільнює процеси теплообміну між відносно теплими океанічними водами і більш холодним поверхневим шаром атмосфери. Крім того, над крижаними шапками практично немає головного парникового газу - водяної пари, оскільки він виморожений.

Глобальне потепління супроводжуватиметься підйомом рівня Світового океану. З 1995 по 2005 рік рівень Світового океану вже піднявся на 4 см, замість прогнозованих 2-ух см. Якщо рівень Світового океану надалі підніматиметься з такою ж швидкістю, то до кінця XXI століття сумарний підйом його рівня складе 30 - 50 см, що викличе часткове затоплення багатьох прибережних територій, особливо багатонаселеного узбережжя Азії Слід пам'ятати, що близько 100 мільйонів людей на Землі живе на висоті менше 88 сантиметрів над рівнем моря.

Окрім підвищення рівня Світового океану, глобальне потепління впливає на силу вітрів та розподіл опадів на планеті. В результаті на планеті зросте частота та масштаби різних природних катаклізмів (шторми, урагани, посухи, повені).

В даний час від посухи страждає 2% всієї суші, за прогнозами деяких учених до 2050 року посуха буде охоплено до 10% всіх земель материків. Крім того, зміниться розподіл кількості опадів у сезонах.

У Північній Європі та на заході США збільшиться кількість опадів і частота штормів, урагани бушуватимуть у 2 рази частіше, ніж у XX столітті. Клімат Центральної Європи стане мінливим, у серці Європи зими стануть теплішими, а літо дощовішими. Східну та Південну Європу, включаючи Середземномор'я, чекає посуха та спека.

Проблема парникового ефекту є особливо актуальною в нашому столітті, коли ми знищуємо ліси, щоб побудувати ще один промисловий завод, а багато хто з нас не уявляє життя без машини. Ми, як страуси, ховаємо голову в пісок, не помічаючи шкоди нашої діяльності. Тим часом, парниковий ефект посилюється і призводить до глобальних катастроф.

Явище парникового ефекту існувало з появи атмосфери, хоча й було настільки помітним. Проте вивчення його почалося задовго до активного використання автомобілів та .

Коротке визначення

Парниковий ефект – підвищення температури нижніх шарів атмосфери планети через накопичення парникових газів. Механізм його такий: сонячне проміння проникає в атмосферу, нагріває поверхню планети.

Теплове випромінювання, яке походить від поверхні, має повернутися в космос, але нижній шаратмосфера занадто щільна для їх проникнення. Причина цього – парникові гази. Теплові промені затримуються у атмосфері, підвищують її температуру.

Історія досліджень парникового ефекту

Вперше про явище заговорили 1827 року. Тоді з'явилася стаття Жана Батіста Жозефа Фур'є "Записка про температури земної кулі та інших планет", де він докладно виклав свої уявлення про механізм парникового ефекту та причини його появи на Землі. У своїх дослідженнях Фур'є спирався як на власні експерименти, а й у судження М. Де Соссюра. Останній проводив досліди із зачорненим зсередини скляною посудиною, закритим та поставленим під сонячне світло. Температура всередині судини була набагато вищою, ніж зовні. Це пояснюється таким фактором: теплове випромінювання не може пройти крізь затемнене скло, а отже, залишається всередині ємності. При цьому сонячне світло сміливо проникає через стінки, оскільки зовні посудина залишається прозорою.

Декілька формул

Сумарна енергія сонячного випромінювання, що поглинається в одиницю часу планетою радіусом R і сферичним альбедо A, дорівнює:

E = πR2 (E_0 over R2) (1 – A),

де E_0 – сонячна стала, і r – відстань до Сонця.

Відповідно до закону Стефана-Больцмана рівноважне теплове випромінювання L планети з радіусом R, тобто площею випромінюючої поверхні 4πR2:

L=4πR2 σТЕ^4,

де ТІ – ефективна температура планети.

Причини виникнення

Природа явища пояснюється різною прозорістю атмосфери для випромінювання з космосу та поверхні планети. Для сонячних променів атмосфера планети прозора, як скло, тому вони легко проходять крізь неї. А для теплового випромінювання нижні шари атмосфери непробивні, занадто щільні для проходження. Тому частина теплового випромінювання залишається в атмосфері, поступово опускаючись до найнижчих її шарів. При цьому кількість парникових газів, що ущільнює атмосферу, зростає.

Ще у школі нас вчили, що основна причина парникового ефекту – діяльність людини. Еволюція привела нас до промисловості, ми спалюємо тонни вугілля, нафти та газу, отримуємо паливо. Наслідок – виділення парникових газів та речовин в атмосферу. Серед них – водяна пара, метан, вуглекислий газ, оксид азоту. Чому їх так названо, зрозуміло. Поверхня планети нагрівається сонячним промінням, але обов'язково «віддає» частину тепла назад. Теплове випромінювання, яке походить від поверхні Землі, називається інфрачервоним.

Парникові гази в нижній частині атмосфери не дають тепловим променям повернутися до космосу, затримують їх. Внаслідок цього середня температура планети зростає, і це веде до небезпечних наслідків.

Невже нічого не може врегулювати кількість парникових газів в атмосфері? Звісно, ​​може. З цим завданням чудово справляється кисень. Але біда – кількість населення планети невблаганно зростає, а значить, поглинається все більше кисню. Єдиний наш порятунок – рослинність, особливо ліси. Вони поглинають надлишковий вуглекислий газ, виділяють набагато більше кисню, ніж споживають люди.

Парниковий ефект та клімат Землі

Коли ми говоримо про наслідки парникового ефекту, ми розуміємо його вплив на клімат Землі. Насамперед – це глобальне потепління. Багато хто ототожнює поняття «парниковий ефект» та «глобальне потепління», але вони не рівні, а взаємопов'язані: перше – причина другого.

Глобальне потепління безпосередньо пов'язане зі Світовим океаном.Ось приклад двох причинно-наслідкових зв'язків.

  1. Середня температура планети зростає, рідина починає випаровуватися. Це стосується і Світового океану: деякі вчені бояться, що за кілька сотень років він почне «висихати».
  2. При цьому через високої температурильодовики та морські льоди почнуть активно танути вже найближчим часом. Це спричинить неминуче зростання рівня Світового океану.

Ми вже спостерігаємо регулярні потопи в прибережних районахАле якщо рівень Світового океану суттєво зросте, затоплені будуть усі наближені ділянки суші, загине врожай.

Вплив життя людей

Не слід забувати, що підвищення середньої температури Землі позначиться і нашому житті. Наслідки можуть бути дуже серйозними. Багато територій нашої планети, і так схильні до посухи, стануть абсолютно не життєздатними, люди почнуть масово мігрувати до інших регіонів. Це неминуче призведе до соціально-економічних проблем, до початку третьої та четвертої світових воєн. Нестача продовольства, знищення врожаїв – ось що чекає на нас у найближче століття.

Але чи обов'язково чекає? Чи таки можна щось змінити? Чи може людство понизити шкоду від парникового ефекту?

Дії, здатні врятувати Землю

На сьогоднішній день відомі всі шкідливі фактори, які призводять до накопичення парникових газів, і ми знаємо, що потрібно робити, щоб зупинити це. Не варто думати, що одна людина нічого не змінить. Звичайно, ефекту може досягти тільки все людство, але хто знає – може, ще сотня людей у ​​цей момент читає таку статтю?

Збереження лісів

Зупинка вирубування лісів. Рослини – наш порятунок! Крім того, потрібно не лише зберігати існуючі ліси, а й активно висаджувати нові.

Зрозуміти цю проблему має кожна людина.

Фотосинтез настільки сильний, що здатний забезпечити нас величезною кількістю кисню. Його вистачить для нормального життя людей та усунення шкідливих газів з атмосфери.

Використання електромобілів

Відмова від використання автомобілів на пальному. Кожен автомобіль виділяє величезну кількість парникових газів на рік, то чому б не зробити вибір на користь здоров'я навколишнього середовища? Вчені вже пропонують нам електромобілі – екологічно чисті машини, які не використовують паливо. Мінус "паливний" автомобіль - ще один крок до усунення парникових газів. У всьому світі намагаються прискорити цей перехід, але поки що сучасні розробки таких машин далекі від досконалості. Навіть у Японії, де найбільше використання таких автомобілів, не готові повністю переходити на їхнє використання.

Альтернатива вуглеводневому паливу

Винахід альтернативної енергії. Людство не стоїть на місці, то чому ж ми «застрягли» на використанні вугілля, нафти та газу? Спалювання цих природних компонентів призводить до накопичення парникових газів в атмосфері, тому час перейти на екологічно чистий вигляденергії.

Ми не можемо повністю відмовитися від того, що виділяє шкідливі гази. Проте ми можемо сприяти збільшенню кисню в атмосфері. Не тільки справжній чоловік повинен посадити дерево – це має зробити кожна людина!

Що головне у вирішенні будь-якої проблеми? Не заплющувати на неї очі. Можливо ми не помічаємо шкоди від парникового ефекту, але це точно помітять наступні покоління. Ми можемо припинити спалювати вугілля та нафту, зберегти природну рослинність планети, відмовитися від звичайного автомобіля на користь екологічно чистого – і все для чого? Для того, щоб наша Земля існувала і після нас.

Слід сказати, що позитивних наслідків парникового ефекту негаразд. А ті, що виділяються, часто суперечливі, надумані та непереконливі. Саме явище, хоч і виявлено ще в 19 столітті, не представляє остаточно ясного і зрозумілого факту для науки, як і раніше велика кількістьсуперечок та дискусій. Очевидно, що нагрівання атмосфери перешкоджає глобальному похолоданню, яке згубно позначилося б на багатьох формах життя. Це, безумовно, позитивна сторона явища парникового ефекту, яка, як видно, має і зворотний бік. Збільшення середньої температури планети може провокувати розвиток життя, нових видів тварин, рослин, як і припинення життя, зникнення видів тощо. буд. Крім того, наявність парникових газів забезпечує захист Землі від космічного пилу й у деяких випадках знижує рівень радіаційного випромінювання.

Мінуси явища

В галузі негативних наслідків парникового ефекту ситуація більш ясна. Насамперед це , що має явні негативні наслідки. Більшість вчених говорять про те, що підвищення температури згубно позначається на всьому житті планети, в тому числі і на життєдіяльності людини. Феноменально спекотні літні та осінні місяці, які можуть змінюватися випаданням снігу; теплі зими, заморозки навесні – все це знайоме вже кожній людині. Нестабільність клімату по всій планеті, його постійна мінливість відбивають головне негативний наслідокпарниковий ефект. Щороку людство стикається з новими і новими природними катаклізмами: кислотними дощами, посухами, ураганами, цунамі, землетрусами і т.д. Шкода полягає не тільки в тому, що живі організми не встигають пристосовуватися до мінливої ​​погоди, а й у тому, що потепління не відбувається з «природних» причин – парниковий ефект провокується навіть промисловою діяльністю людини, забрудненням природи.

Внаслідок підвищення температури прогресує танення льодовиків – безцінних запасів прісної води для людини. Катастрофічно змінюється рівень Світового океану і його склад, значно скорочується площа тайгових і тропічних лісів, а внаслідок цього зникають тварини і птиці, що мешкають у них. За рік у деяких, раніше посушливих районах випадає величезна кількість опадів, це призводить до знищення не тільки природних, а й сільськогосподарських територій. Дебати, що ведуть навколо впливу парникового ефекту на життя планети, повинні призвести до вироблення певної програми дій для справжніх та майбутніх поколінь, яка допоможе збільшити позитивні та мінімізувати негативні наслідки явища.

Механізм парникового ефекту ось у чому. Сонячні промені, досягаючи Землі, поглинаються поверхнею ґрунту, рослинністю, водною поверхнею та ін. Нагріті поверхні віддають теплову енергію знову в атмосферу, але вже у вигляді довгохвильового випромінювання.

Атмосферні гази (кисень, азот, аргон) не поглинають теплове випромінювання із земної поверхні, а розсіюють його. Однак у результаті спалювання горючих копалин та інших виробничих процесів в атмосфері накопичуються: вуглекислий газ, чадний газ, Різні вуглеводні (метан, етан, пропан та ін), які не розсіюють, а поглинають теплове випромінювання, що йде від поверхні Землі. Екран, що виникає таким чином, і призводить до появи парникового ефекту — глобального потепління.

Крім парникового ефекту наявність зазначених газів зумовлює утворення так званого фотохімічного смогу.При цьому внаслідок фотохімічних реакцій вуглеводні утворюють дуже токсичні продукти – альдегіди та кетони.

Глобальне потеплінняодна із найбільш значних наслідків антропогенного забруднення біосфери. Воно проявляється як у зміні клімату, так і біоти: продукційного процесу в екосистемах, зсуву меж рослинних формацій, зміни врожайності сільськогосподарських культур. Особливо сильні зміни можуть торкнутися високих та середніх широт. За прогнозами, саме тут найбільш помітно підвищиться температура атмосфери. Природа цих регіонів особливо сприйнятлива до різних впливів і повільно відновлюється.

Внаслідок потепління зона тайги зрушить на північ приблизно на 100-200 км. Підйом рівня океану за рахунок потепління (танення льодів та льодовиків) може становити до 0,2 м, що призведе до затоплення усть великих, особливо сибірських річок.

На черговій конференції країн — учасниць Конвенції щодо запобігання кліматичних змін, що проходила в Римі в 1996 р., було підтверджено необхідність скоординованих міжнародних дій для вирішення цієї проблеми. Відповідно до Конвенції індустріально розвинені країни та країни з перехідною економікою взяли він зобов'язання стабілізувати виробництво парникових газів. Країни, що входять до Європейського Союзу, включили до своїх національних програм положення про скорочення викидів вуглекислого газу на 20% до 2005 року.

У 1997 р. було підписано Кіотське (Японія) угоду, за якою розвинені країни зобов'язалися до 2000 стабілізувати викиди парникових газів на рівні 1990 р.

Однак після цього викиди парникових газів навіть зросли. Цьому сприяв вихід США з Кіотської угоди 2001 р. Тим самим реалізація цієї угоди була поставлена ​​під загрозу зриву, оскільки порушувалася квота, необхідна для набрання чинності цією угодою.

У Росії, у зв'язку із загальним падінням виробництва, викид парникових газів у 2000 р. становив 80% від рівня 1990 р. Тому Росія у 2004 р. ратифікувала Кіотську угоду, надавши йому юридичний статус. Зараз (2012 р.) ця угода діє, до неї приєднуються й інші держави (наприклад, Австралія), але все ж таки рішення Кіотської угоди залишаються невиконаними. Проте боротьба за виконання Кіотської угоди продовжується.

Одним із найвідоміших борців із глобальним потеплінням клімату є колишній віце-президент США А. Гор. Після поразки на президентських виборах 2000 року він присвячує себе бою із глобальним потеплінням. «Рятуйте світ, поки не пізно!» - Ось його гасло. Озброєний набором слайдів він об'їздив увесь світ, роз'яснюючи наукову та політичну сторони глобального потепління, можливі серйозні наслідки у найближчому майбутньому, якщо не обмежити зростання викиду в атмосферу вуглекислого газу, спричиненого діяльністю людини.

А. Гор написав широко відому книгу «Незручна правда. Глобальне потепління як зупинити планетарну катастрофу».У ній він впевнено і справедливо пише: «Іноді здається, що наша кліматична криза протікає повільно, але насправді вона відбувається дуже швидко, ставши воістину планетарною небезпекою. І для перемоги над загрозою ми спочатку маємо визнати факт її існування. Чому наші лідери, як нам здається, не чують таких гучних попереджень про небезпеку? Вони чинять опір правді, бо в момент визнання опиняться перед своїм моральним обов'язком — діяти. Просто набагато зручніше ігнорувати попередження про небезпеку? Можливо, але незручна правда не зникає лише тому, що вона не помічена.

У 2006 році за книгу він був нагороджений американською літературною премією. За книгою було створено документальний фільм « Незручна правда»з А. Гором у головної ролі. Фільм у 2007 р. отримав Оскар та потрапив у рубрику «Це має знати кожен». У тому ж році А. Гору (разом із групою експертів МГЕЗК) була присуджена Нобелівська преміямиру за роботу із захисту навколишнього середовища та досліджень з проблем зміни клімату.

В даний час А. Гор також активно продовжує боротьбу з глобальним потеплінням, будучи позаштатним консультантом Міжурядової групи експертів зі зміни клімату (МГЕЗК), створеною Всесвітньою метеорологічною організацією (ВМО) та Програмою ООН з питань навколишньому середовищі(ЮНЕП).

Глобальне потепління та парниковий ефект

Ще в 1827 р. французький фізик Ж. Фур'є припустив, що атмосфера Землі виконує функцію скла у теплиці: повітря пропускає сонячне тепло, але не дає йому випаруватися назад у космос. І він мав рацію. Цей ефект досягається завдяки деяким атмосферним газам, наприклад водяним випаровуванням та вуглекислому газу. Вони пропускають видиме і «ближнє» інфрачервоне світло, що випромінюється Сонцем, але поглинають «далеке» інфрачервоне випромінювання, що утворюється при нагріванні земної поверхні сонячними променями і має нижчу частоту (рис. 12).

У 1909 р. шведський хімік С. Арреніус вперше наголосив на величезній ролі вуглекислого газу як регулятора температури приповерхневих шарів повітря. Вуглекислота вільно пропускає сонячні промені до земної поверхні, але поглинає більшу частину теплового випромінювання Землі. Це своєрідний колосальний екран, що перешкоджає охолодженню нашої планети.

Температура Землі неухильно підвищується, збільшившись за XX ст. на 0,6 °С. У 1969 р. вона становила 13,99 °С, у 2000 р. - 14,43 °С. Отже, середня температура Землі нині становить близько 15 °З. При цій температурі поверхня планети та атмосфера перебувають у тепловій рівновазі. Нагріваючись енергією Сонця та інфрачервоним випромінюванняматмосфера, поверхня Землі повертає в атмосферу в середньому еквівалентну кількість енергії. Це енергія випаровування, конвекції, теплопровідності та інфрачервоного випромінювання.

Мал. 12. Схематичне зображення парникового ефекту, зумовленого присутністю вуглекислого газу атмосфері

Останнім часом діяльність людини привносить дисбаланс у співвідношення енергії, що поглинається і виділяється. До втручання людини в глобальні процеси на планеті зміни, що відбуваються на її поверхні та в атмосфері, були пов'язані з вмістом у природі газів, які з легкої рукивчених було названо «парниковими». До таких газів відносяться діоксид вуглецю, метан, оксид азоту та водяна пара (рис. 13). Наразі до них додалися антропогенні хлорфторвуглеці (ХФУ). Без газового «ковдри», що огортає Землю, температура на її поверхні була б на 30-40 градусів нижчою. Існування живих організмів у разі було б дуже проблематичним.

Парникові гази тимчасово утримують тепло у нашій атмосфері, завдяки чому створюється так званий парниковий ефект. Внаслідок техногенної діяльності людини деякі парникові гази збільшують частку своєї участі у загальному балансі атмосфери. Це стосується насамперед вуглекислого газу, вміст якого з десятиліття до десятиліття неухильно зростає. Вуглекислий газ створює 50% парникового ефекту, частку ХФУ припадає 15-20%, метану — 18%.

Мал. 13. Частка вмісту антропогенних газів у атмосфері при парниковому ефекті азоту 6 %

У першій половині XX ст. вміст вуглекислого газу атмосфері оцінювалося в 0,03 %. У 1956 р. у межах першого Міжнародного геофізичного року вчені провели спеціальні дослідження. Наведена цифра була уточнена і становила 0,028%. У 1985 р. вимірювання було проведено знову, і виявилося, що кількість вуглекислого газу в атмосфері зросла до 0,034%. Таким чином, збільшення вмісту в атмосфері вуглекислого газу є доведеним фактом.

За останні 200 років у результаті антропогенної діяльності вміст оксиду вуглецю в атмосфері зріс на 25%. Пов'язано це, з одного боку, з інтенсивним спалюванням викопного палива: газу, нафти, сланців, вугілля та ін., а з іншого — із щорічним зменшенням площ лісів, які є основними поглиначами вуглекислого газу. До того ж, розвиток таких галузей сільського господарства, як рисівництво та тваринництво, а також зростання площ міських звалищ призводять до збільшення виділення метану, оксиду азоту та деяких інших газів.

Другим за значенням "парниковим" газом є метан. Його вміст у атмосфері щорічно збільшується на I %. Найбільш значущі постачальники метану - звалища, великий рогата худоба, рисові поля. Запаси газу на звалищах великих міст можна як невеликі газові родовища. Що стосується рисових полів, то, як з'ясувалося, незважаючи на великий вихід метану, в атмосферу його надходить відносно мало, оскільки більшість розщеплюється бактеріями, пов'язаними з кореневою системою рису. Так що на надходження метану в атмосферу рисові сільськогосподарські екосистеми мають загалом помірний вплив.

Сьогодні вже не залишається сумнівів, що тенденція до використання переважно викопного палива неминуче веде до глобальної катастрофічної зміни клімату. За нинішніх темпів використання вугілля та нафти в найближчі 50 років прогнозується підвищення середньорічної температури на планеті в межах від 1,5 °С (біля екватора) до 5 °С (у високих широтах).

Підвищення температури внаслідок парникового ефекту загрожує небувалими екологічними, економічними та соціальними наслідками. Рівень води в океанах може піднятися на 1-2 м за рахунок морської води та танення полярних льодів. (Внаслідок парникового ефекту рівень Світового океану у XX ст. вже піднявся на 10-20 см.) Встановлено, що підвищення рівня моря на 1 мм призводить до відступу берегової лініїна 1,5м.

Якщо рівень моря підніметься приблизно на I м (а це найгірший сценарій), то до 2100 р. під водою опиняться близько 1% території Єгипту, 6% території Нідерландів, 17,5% території Бангладеш та 80% атола Маджуро, що входить до складу Маршал. - лових островів. Це стане початком трагедії для 46 млн. людей. За найпесимістичнішими прогнозами, підвищення рівня Світового океану у ХХІ ст. може спричинити зникнення з карти світу таких країн, як Голландія, Пакистан та Ізраїль, затоплення більшої частини Японії та деяких інших острівних держав. Під воду можуть піти Санкт-Петербург, Нью-Йорк та Вашинггон. У той час як одні ділянки суші ризикують опинитися на дні моря, інші страждатимуть від найжорстокішої посухи. Зникнення загрожує Азовському та Аральському морям та багатьом річкам. Збільшиться площа пустель.

Групою шведських кліматологів встановлено, що з 1978 по 1995 р. площа плавучих льодів у Північному Льодовитому океаніскоротилася приблизно 610 тис. км 2 , тобто. на 5,7%. Одночасно з'ясувалося, що через протоку Фрам, що відокремлює архіпелаг Свальбард (Шпіцберген) від Гренландії, щороку середньою швидкістюблизько 15 см/с у відкриту Атлантику виноситься до 2600 км 3 плавучого льоду (що приблизно в 15-20 разів більше від стоку такої річки, як Конго).

У липні 2002 р. з маленької острівної держави Тувалу, розташованої на дев'яти атолах у південній частині Тихого океану(26 км 2 , 11,5 тис. жителів), пролунав заклик про допомогу. Тувалу повільно, але вірно йде під воду — найвища точка в державі височить над рівнем океану лише на 5 м. На початку 2004 року. електронні засобимасової інформації поширили заяву про те, що очікувані високі приливні хвилі, пов'язані з молодим чоловіком, можуть на деякий час підняти рівень моря в цьому районі більш ніж на 3 м, що обумовлено підвищенням рівня океану внаслідок глобального потепління. Якщо ця тенденція збережеться, крихітна держава буде змита з Землі. Уряд Тувалу вживає заходів щодо переселення громадян до сусідньої держави Ніуе.

Підвищення температури спричинить зниження вологості ґрунту у багатьох регіонах Землі. Посухи та тайфуни стануть звичним явищем. Льодовий покрив Арктики скоротиться на 15%. У столітті в Північній півкулі льодове покриття річок і озер триматиметься на 2 тижні менше, ніж у XX ст. Розтануть льоди в горах Південної Америки, Африки, Китаю та Тибету.

Глобальне потепління позначиться на стані лісів планети. Лісова рослинність, як відомо, може існувати у дуже вузьких межах температури та вологості. Більша частинаїї може загинути, складна екологічна системавиявиться на стадії руйнування, а це спричинить катастрофічне зменшення генетичного розмаїття рослин. Внаслідок всесвітнього потепління на Землі вже у другій половині XXI ст. може зникнути від чверті до половини видів сухопутної флори та фауни. Навіть при максимально сприятливих умовдо середини століття безпосередня загроза вимирання нависне майже понад 10% видів сухопутних тварин та рослин.

Дослідження показали: щоб уникнути глобальної катастрофи необхідно зменшити викиди вуглецю в атмосферу до 2 млрд т на рік (одна третина нинішнього обсягу). Враховуючи природний приріст населення, до 2030-2050 років. на душу населення має викидатися не більше 1/8 обсягу вуглецю, що припадає сьогодні в середньому на одного жителя Європи.

Якщо не зупинити його наростання, рівновага Землі може порушитися. Зміниться клімат, прийде голод та хвороби. Вчені розробляють різні заходи боротьби з проблемою, яка має стати глобальною.

Суть

Що таке парниковий ефект? Так називають підвищення температури поверхні планети завдяки тому, що гази в атмосфері мають властивість утримувати тепло. Земля нагрівається випромінюванням Сонця. Видимі короткі хвилі джерела світла безперешкодно проникають до поверхні нашої планети. Нагріваючись, Земля починає випромінювати довгі теплові хвилі. Частково вони проникають крізь шари атмосфери та «йдуть» у космос. знижують пропускну спроможністьвідображають довгі хвилі. Тепло залишається біля Землі. Чим більша концентрація газів, тим вищий парниковий ефект.

Вперше явище було описано Жозефом Фур'є ще на початку 19 ст. Він висловив припущення, що процеси, що відбуваються в земній атмосфері, аналогічні тому, що існує під склом.

Парникові гази – це пара (від води), діоксид вуглецю (вуглекислота), метан, озон. Основну участь у формуванні парникового ефекту бере перший (до 72%). Наступний за значимістю – вуглекислий газ (9-26%), частка метану та озону 4-9 та 3-7% відповідно.

Останнім часом часто можна почути про парниковий ефект як серйозну екологічну проблему. Але це явище має і позитивний бік. Завдяки тому, що парниковий ефект існує, середня температура нашої планети приблизно 15 градусів вище за нуль. Без нього життя на Землі було б неможливим. Температура могла бути лише «мінус» 18.

Причина появи ефекту – активна діяльність багатьох вулканів на планеті мільйони років тому. При цьому в атмосфері значно збільшився вміст пари води, вуглекислого газу. Концентрація останнього досягла такого значення, що виник надсильний парниковий ефект. Внаслідок цього практично скипіла вода Світового океану, настільки високою стала її температура.

Поява рослинності повсюдно лежить на поверхні Землі викликало досить швидке поглинання діоксиду вуглецю. Накопичення тепла знизилося. Встановилася рівновага. Середньорічна температура на поверхні планети виявилася на рівні, близькому до сьогодення.

Причини

Посилення явища сприяють:

  • Розвиток промисловості – головна причина того, що вуглекислота та інші гази, що підсилюють парниковий ефект, активно викидаються та накопичуються в атмосфері. Результат діяльності людини Землі – зростання середньорічної температури. За сторіччя вона піднялася на 0,74 градуси. Вчені прогнозують, що надалі це зростання може становити 0,2 градуси за кожні 10 років. Тобто інтенсивність потепління зростає.
  • - Причина зростання концентрації СО2 в атмосфері. Цей газ поглинається рослинністю. Масове освоєння нових земель, пов'язане з вирубуванням лісів, прискорює темп накопичення вуглекислоти, і одночасно змінює умови проживання тварин, рослин, веде до вимирання їх видів.
  • Спалювання палива (твердого та нафти), відходів веде до викиду вуглекислоти. Опалення, виробництво електроенергії, транспорт – це основні джерела цього газу.
  • Зростання енергоспоживання – ознака та умова технічного прогресу. Чисельність населення планети збільшується приблизно на 2% на рік. Зростання енергоспоживання – 5%. Інтенсивність щорічно збільшується, людству потрібно дедалі більше енергії.
  • Зростання числа звалищ веде до підвищення концентрації метану. Інше джерело газу – діяльність тваринницьких комплексів.

Загрози

Наслідки парникового ефекту можуть бути згубними для людини:

  • Тануть полярні льоди, а це є причиною підвищення рівня моря. В результаті прибережні родючі землі опиняються під водою. Якщо затоплення відбуватиметься високими темпами, виникне серйозна загроза сільському господарству. Гинуть посіви, скорочується площа пасовищ, зникають джерела прісної води. Насамперед, постраждають малозабезпечені верстви населення, життя яких залежить від урожаю, зростання свійських тварин.
  • Багато прибережних міст, у тому числі високорозвинених, у майбутньому можуть опинитися під водою. Наприклад, Нью-Йорк, Санкт-Петербург. Або цілі країни. Наприклад, Голландія. Такі явища спричинять необхідність масового переміщення поселень людей. Науковці припускають, що через 15 років рівень океану може піднятися на 0,1-0,3 метра, а до кінця 21 століття - на 0,3-1 метр. Щоб під водою опинилися вищезгадані міста, рівень має піднятися приблизно на 5 метрів.
  • Зростання температури повітря веде до того що, що всередині континентів скорочується період лежання снігу. Танути він починає раніше, як швидше закінчується сезон дощів. В результаті ґрунти виявляються пересушеними, непридатними для вирощування сільськогосподарських культур. Нестача вологи – причина опустелювання земель. Фахівці стверджують, що зростання середньої температури на 1 градус за 10 років призведе до скорочення лісових територій на 100-200 мільйонів гектарів. Ці землі стануть степами.
  • Океан покриває 71% площі поверхні планети. Зі зростанням температури повітря нагрівається і вода. Значно збільшується випаровування. І це одна з основних причин посилення парникового ефекту.
  • При підвищенні рівня води у світовому океані температури з'являється загроза біорізноманіттю, може зникнути безліч видів живої природи. Причина – зміни у середовищі їх проживання. Не кожен вид може успішно пристосуватися до нових умов. Наслідки зникнення деяких рослин, тварин, птахів, інших живих істот – порушення ланцюгів живлення, рівноваги екосистем.
  • Зростання рівня води спричиняє зміни клімату. Зсуваються межі сезонів, збільшується кількість та інтенсивність штормів, ураганів, опадів. Стабільність клімату – основна умова існування Землі життя. Зупинити парниковий ефект означає зберегти людську цивілізацію на планеті.
  • Висока температура повітря може негативно вплинути на здоров'я людей. За таких умов загострюються серцево-судинні захворювання, страждають на органи дихання. Теплові аномалії призводять до збільшення кількості травм деяких психологічних розладів. Зростання температури спричиняє більш швидке поширення багатьох небезпечних захворюваньнаприклад, малярії, енцефаліту.

Що робити?

Сьогодні проблема парникового ефекту – це глобальне питання екології. Фахівці вважають, що вирішити проблему допоможе повсюдне вжиття таких заходів:

  • Зміни використання джерел енергії. Скорочення частки та кількості копалин (що містять вуглець торфу, вугілля), нафти. Перехід на природний газзначно зменшить виділення СО2. альтернативних джерел(сонця, вітру, води) зменшить викиди, адже ці способи дозволяють отримувати енергію без шкоди для екології. За їх використання гази не виділяються.
  • Зміна політики у сфері енергетики. Збільшення коефіцієнта корисного на електростанціях. Зниження енергоємності продуктів, що випускаються на підприємствах.
  • Використання технологій енергозбереження. Навіть звичайне утеплення фасадів будинків, віконних отворів, теплоцентралей дає суттєвий результат – економію палива, отже, менший обсяг викидів. Вирішення питання лише на рівні підприємств, виробництв, держав тягне у себе глобальне поліпшення ситуації. Кожна людина може зробити свій внесок у вирішення проблеми: економія електроенергії, правильна утилізація сміття, утеплення власного житла.
  • Розвиток технологій, вкладених у отримання продуктів новими, екологічно чистими способами.
  • Використання вторинних ресурсів – один із заходів щодо скорочення відходів, числа та обсягу звалищ.
  • Відновлення лісів, боротьба з пожежами, збільшення площі як спосіб зменшення концентрації вуглекислоти в атмосфері.

Боротьба із викидом парникових газів сьогодні ведеться на міжнародному рівні. Проводяться світові саміти, присвячені цій проблемі, створюються документи, створені задля організацію глобального вирішення питання. Багато вчених світу займаються пошуком способів зменшення парникового ефекту, збереження балансу та життя на Землі.