3. Климатические ресурсы и их использование

1. Характеристика, состав и значение атмосферы

Атмосфера нашей планеты состоит в основном из азота и кислорода, которые в сухом воздухе составляют по объему соответственно 78 и 21 %. Кроме того, в состав атмосферы входят углекислый газ, озон, аргон, водород, гелий и некоторые другие газы, а также водяной пар.

Атмосфера в ее нынешнем состоянии является про­дуктом длительного исторического процесса, в результате которого она претерневала ряд значительных изменений.

J4 3aK. 1151

Общая масса атмосферы составляет около 5,2 • 10¹⁵ т. Плотность воздуха и атмосферное давление убывают с высотой таким образом, что при увеличении высоты при­близительно на 5 км давление уменьшается вдвое. Отно­сительное количество основных химических компонен­тов атмосферы с высотой изменяется незначительно.

Атмосфера структурно подразделяется на тропосфе­ру, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. Тро­посфера - это нижний слой атмосферы, который прости­рается до высоты 8-10 км в полярных широтах и до 16-18 км в тропиках. Практически вся масса наземных живых организмов существует в тропосфере.

Физические процессы, происходящие в тропосфере, определяют изменения погоды и оказывают основное влияние на климат планеты. К таким процессам отно­сятся поглощение солнечной радиации, влагооборот, цир­куляция атмосферы.

Стратосфера простирается до высоты 50-60 км от по­верхности суши. Этот слой атмосферы весьма разряжен, в нем с высотой постепенно уменьшается количество кисло­рода и азота, но увеличивается количество легких газов - водорода, гелия и др. На высоте 20-25 км от поверхности Земли в стратосфере находится озоновый слой, который поглощает и частично отражает губительное ультрафио­летовое излучение Солнца. Озоновый слой в значительной мере влияет на тепловые условия у поверхности Земли и основные физические процессы в тропосфере.

За стратосферой простирается мезосфера до высоты 80-85 км. Основным энергетическим процессом в мезо­сфере является лучистый теплообмен. На нижней грани­це температура атмосферы составляет примерно 0 °С, а на верхней - минус 90 °С.

Термосфера простирается от высоты 80-90 км. Тем­пература в этом слое атмосферы вначале растет до 1 200- \ 300 °С на высотах 200-300 км, а затем до границы с экзосферой остается почти постоянной.

Самая верхняя, сильно разреженная часть атмосфе­ры, называется экзосферой. Температура здесь достигает 2000 °С. В экзосфере газы пребывают в атомарном состо­янии. Экзосфера постепенно переходит в межпланетное пространство.

В составе термосферы и экзосферы выделяют ионосфе­ру, которая начинается с высот 50-80 км и простирается до нескольких тысяч километров. Она в основном обра­зована ионами и свободными электронами, продуктами разрушения молекул атмосферных газов под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения. Вследствие ионизации газов возникают магнитные бури и свечение, которое на Земле наблюдается в виде полярного сияния. Благодаря ионо­сфере возможно распространение радиоволн на дальние расстояния.

Атмосфера оказывает огромное влияние на живые ор­ганизмы и биологические процессы, которые происходят на суше и на море. Наибольшее значение имеют:

• кислород атмосферы, который используется в процес­сах дыхания и минерализации органического вещества;

• углекислый газ, необходимый для нормального про­текания процесса фотосинтеза автотрофных организмов;

• озон, задерживающий смертоносное для всего жи­вого ультрафиолетовое излучение Солнца.

Кислород в атмосферу поступает исключительно в процессе фотосинтеза, в ходе которого ежегодно выделя­ется около 2-10¹¹ т кислорода. В современной же атмо­сфере всего содержится 1,2 • 10¹⁵ т кислорода.

Практически вся масса выделяемого автотрофами кис­лорода расходуется на минерализацию (окисление) орга­нического вещества.

Современная атмосфера содержит всего 2,41 • 10⁹ угле­кислого газа, что составляет в объемных долях 0,035 % атмосферного воздуха. Относительное количество угле­кислого газа в разных районах земного шара и с высотой меняется незначительно.

Основным источником водяного пара в атмосфере служит испарение с поверхности наземных водоемов и, прежде всего, Мирового океана. Наличие водяного пара в атмосфере создает определенную влажность, что имеет большое значение для жизнедеятельности организмов.

За последние сто лет атмосфера, как природный ре­сурс, претерпела значительные изменения вследствие ан­тропогенного воздействия, что выражается в поступле­нии огромного количества веществ, являющихся загряз­нителями и влияющих на эволюционно сложившиеся физико-химические процессы, происходящие в атмосфе­ре. Антропогенное влияние хозяйственной деятельности приобрело в настоящее время глобальный характер.

В последние годы характерной особенностью атмо­сферы Северного полушария является дефицит общего содержания озона, особенно в полярных и приполярных областях.

На основании наблюдений установлено, что над тер­риторией Республики Беларусь также наблюдается стой­кая тенденция снижения содержания озона в атмосфере. Наиболее сильно это из года в год наблюдается в весенне­летние месяцы (май-июнь).

Снижение общего содержания озона в атмосфере сопро­вождается повышением уровня приземного ультрафиолето­вого излучения и может негативно отразиться на здоровье населения республики и функционировании экосистем.

Анализ результатов радиационного мониторинга ат­мосферного воздуха показал, что на территории респу­блики повышенные уровни экспозиционной дозы гамма- излучения фиксируются исключительно в районах, под­вергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС, на остальной территории эти уровни сопоставимы с доаварийными.