1. Температурный режим системы “Земля-атмосфера”. Изменение температурного режима, “парниковый” эффект.

Земля получает энергию от Солнца, в основном, в видимой части спектра, а сама излучает в космическое пространство, главным образом, инфракрасные лучи.

Однако многие содержащиеся в ее атмосфере газы - водяной пар, СО2, метан, закись азота и т. д. - прозрачны для видимых лучей, но активно поглощают инфракрасные, удерживая тем самым в атмосфере часть тепла.

Парниковый эффект — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса

В последние десятилетия содержание парниковых газов в атмосфере очень сильно выросло. Появились и новые, ранее не существовавшие вещества с "парниковым" спектром поглощения - прежде всего фторуглеводороды.

Газы, вызывающие парниковый эффект, - это не только диоксид углерода (CO2). К ним также относятся метан (CH4), закись азота (N2O), гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ), гексафторид серы (SF6). Однако именно сжигание углеводородного топлива, сопровождающееся выделением CO2, считается основной причиной загрязнения.

При пониженииприповерхностной температуры концентрация водяных паров падает, что ведет к уменьшению парникового эффекта, и, одновременно с этим при снижении температуры в приполярных районах формируется снежно-ледяной покров, ведущий к повышению альбедо и, совместно, с уменьшением парникового эффектом, вызывающим понижение средней приповерхностной температуры.

Таким образом, климат на Земле можетпереходить в стадии потепления и похолодания в зависимости от изменения альбедо (харак-ка отражательной способности земли) системы Земля — атмосфера и парникового эффекта.

Причина быстрого роста количества парниковых газов очевидна, - человечество сейчас сжигает за день столько ископаемого топлива, сколько его образовывалось за тысячи лет в период образования месторождений нефти, угля и газа. От этого «толчка» климатическая система вышла из «равновесия» и мы видим большее число вторичных негативных явлений: особо жарких дней, засух, наводнений, резких скачков погоды, причем именно это и наносит наибольший урон.

Однако изменения климата - это не только повышение температуры. Изменения касаются и других климатических явлений. Не только сильная жара, но и сильные внезапные заморозки, наводнения, сели, смерчи, ураганы объясняют эффектами глобального потепления. Климатическая система слишком сложна, чтобы ожидать от нее равномерного и одинакового изменения во всех точках планеты. И главную опасность ученые видят сегодня именно в росте отклонения от средних значений - значительных и частых колебаний температуры.

2. Просачивание аэрозолей в стратосферу и их влияние

Стратосферный аэрозоль менее изменчив по микроструктуре и химическому составу, чем тропосферный, а его оптические характеристики зависят от интенсивности вулканической активности, особенно в окрестности высот стратосферного аэрозольного слоя. Обусловлено это тем обстоятельством, что от других типов стратосферного аэрозоля вулканический аэрозоль существенно отличается по химическому составу и, следовательно, по оптическим характеристикам. По сравнению с сульфатным аэрозолем он в большей степени поглощает излучение в видимой части спектра и в меньшей мере поглощает излучение в ИК области спектра. [1]

Явление стратосферных аэрозолей тесно связано с вопросом внеземной пыли в атмосфере. [2]

В структуре стратосферного аэрозоля на общем уровне фонового аэрозоля выделим сульфатный аэрозольный слой ( z4 - 5), максимум концентрации частиц в котором соответствует высотам 22 - 26 км в районе экватора и 17 - 18 км в полярных районах. Выше этого слоя концентрация аэрозоля падает с увеличением высоты ( исключение, возможно, составляет максимум в окрестности высоты 2 40 км) и определяется в основном фоновым аэрозолем. [3]

Антропогенным источиком стратосферного аэрозоля, в какой-то мере аналогичным вулканическим взрывам, может оказаться сверхзвуковая транспортная авиация. При прогнозируемой на 1990 г. интенсивности ее полетов в стратосфере около 1 5 - 106 самолето-часов в год и расходовании топлива с содержанием серы в 0 1 % выбросы сернистого газа в стратосферу оцениваются цифрой порядка 1 - Ю5 т / год, сравнимой с интенсивностью естественных источников нормального стратосферного аэрозоля. Таким образом, сверхзвуковая транспортная авиация с указанной интенсивностью полетов может привести к удвоению количества нормального стратосферного аэрозоля, но этот ожидаемый источник по своему влиянию на климат все же будет многократно уступать эффектам сильных вулканических взрывов.

Предполагается, что фоновый стратосферный аэрозоль состоит из капель 75 % - ного водного раствора серной кислоты, Вклад наземных источников в общее содержание стратосферных аэрозолей невелик, если не считать эпизодических извержений вулканов. В остальных случаях тропосферные аэрозоли могут проникать в стратосферу только в результате конвективного подъема частиц в экваториальной зоне. Большое количество аэрозольных частиц образуется в стратосфере в результате химических и фотохимических реакций из окислов азота и серы. Главным источником антропогенных аэрозолей в нижней стратосфере и верхней тропосфере являются продукты сгорания авиационного топлива. Возникающий в результате фотохимических превращений аэрозоль растворов серной кислоты приводит к значительным изменениям оптических свойств стратосферного аэрозоля: уменьшению поглощения аэрозолями коротковолновой радиации и увеличению оптической активности аэрозоля в длинноволновой части спектра. Оба процесса приводят к увеличению альбедо планеты и уменьшению температуры поверхности планеты.