1.2 Парниковый эффект как причина

Для начала попробуем разобраться — когда ученые всерьез начали говорить о потеплении на Земле? «Первооткрывателем» считается шведский ученый Сванте Август Аррениус. В 1896 году, изучая вулканическую активность, он выдвинул гипотезу о парниковом эффекте, который обуславливается тем, что газы, составляющие атмосферу, имеют разную прозрачность.

Аррениус первым предположил, что увеличение содержания углекислого газа в атмосфере может привести к глобальному повышению средней температуры. Также он предположил обратное явление — понижение содержания углекислого газа может являться одной из причин наступления ледникового периода.

Примерно через 40 лет, в 1938 году, английский инженер и изобретатель Гай Стюарт Каллендер сравнил записи температуры прошлого века с современными данными о концентрации . Он первым обнаружил поразительную параллель между повышением температуры и увеличением концентрации углекислого газа. Каллендер в своей работе уже прямо утверждал, что благодаря промышленным выбросам происходит нагрев поверхности Земли.

На некоторое время тема вмешательства человека в климат Земли была забыта. Однако благодаря всего одной статье в Time, напечатанной в 1953 году, ситуация стала меняться, и проблема стала более широко освещаться в средствах массовой информации.

В статье американский ученый канадского происхождения Гилберт Норман Пласс рассказал о проводимых им исследованиях климата, в том числе с применением новейших методов компьютерных расчетов. Выводы, которые следовали из исследований Пласса, однозначно говорили о том, что процессы, происходящие с климатом, прямо связаны с промышленными выбросами.

Эти расчеты показывали к 2000 году увеличение на 30% уровня углекислого газа в атмосфере нашей планеты по сравнению с его концентрацией в 1900 году. Из этого следовало, что температура повысится к 2000 году на 1°С по сравнению с 1900 годом. Впоследствии эти данные были подтверждены наблюдениями.

Широкое распространение в прессе выводов, которые были сделаны исходя из расчетов Пласса, привело к тому, что многие люди стали всерьез задумываться о проблеме глобального потепления. Тема надвигающейся глобальной катастрофы стала очень популярной и отношение к исследованиям резко поменялось.

Итак, под парниковым эффектом понимают возможное повышение глобальной температуры земного шара в результате изменения теплового баланса, обусловленное парниковыми газами.

Механизм парникового эффекта заключается в следующем. Солнечные лучи, достигая Земли, поглощаются поверхностью почвы, растительностью, водной поверхностью и др. Нагретые поверхности отдают тепловую энергию снова в атмосферу, но уже в виде длинноволнового излучения.

Атмосферные газы (кислород, азот, аргон) не поглощают тепловое излучение с земной поверхности, а рассеивают его. Однако в результате сжигания горючих ископаемых и других производственных процессов в атмосфере накапливаются: углекислый газ, угарный газ, различные углеводороды (метан, этан, пропан и др.), которые не рассеивают, а поглощают тепловое излучение, идущее от поверхности Земли. Возникающий таким образом экран и приводит к появлению парникового эффекта — глобального потепления.

Атмосфера Земли выполняет функцию как бы стекла в теплице: воздух пропускает солнечное тепло, но не дает ему испариться обратно в космос. Этот эффект достигается благодаря некоторым атмосферным газам, например водяным испарениям и углекислому газу. Они пропускают видимый и «ближний» инфракрасный свет, излучаемый Солнцем, но поглощают «далекое» инфракрасное излучение, образующееся при нагревании земной поверхности солнечными лучами и имеющее более низкую частоту (рисунок 1).

Рисунок 1 — Схематичное изображение парникового эффекта, обусловленного присутствием углекислого газа в атмосфере

Водяной пар является основным естественным парниковым газом, который ответственен более чем за 60 % эффекта. В то же время, увеличение температуры Земли, вызванное другими факторами, увеличивает испарение и общую концентрацию водяного пара в атмосфере при практически постоянной относительной влажности, что, в свою очередь, повышает парниковый эффект. Таким образом, возникает некоторая положительная обратная связь.

Вторым по значению «парниковым» газом является углекислый газ. В 1956 г. в рамках первого Международного геофизического года ученые провели специальные исследования по измерению углекислого газа, приведенная цифра составила 0,028 %. В 1985 г. измерения были проведены снова, и оказалось, что количество углекислого газа в атмосфере возросло до 0,034 %. Таким образом, увеличение содержания в атмосфере углекислого газа — доказанный факт.

Связано это, с одной стороны, с интенсивным сжиганием ископаемого топлива: газа, нефти, угля и др., а с другой — с ежегодным уменьшением площадей лесов, которые являются основными поглотителями углекислого газа. К тому же развитие таких отраслей сельского хозяйства, как рисоводство и животноводство, а также рост площадей городских свалок приводят к увеличению выделения метана, оксида азота и некоторых других газов.

Третьим по значению «парниковым» газом является метан. Его содержание в атмосфере ежегодно увеличивается на 1 %. Наиболее значимые поставщики метана — свалки, крупный рогатый скот, рисовые поля. Запасы газа на свалках крупных городов можно рассматривать как небольшие газовые месторождения. Что касается рисовых полей, то, как выяснилось, несмотря на большой выход метана, в атмосферу его поступает относительно мало, поскольку большая часть расщепляется бактериями, связанными с корневой системой риса. Так что на поступление метана в атмосферу рисовые сельскохозяйственные экосистемы оказывают в целом умеренное влияние.

Сегодня уже не остается сомнений, что тенденция к использованию преимущественно ископаемого топлива неизбежно ведет к глобальному катастрофическому изменению климата. При нынешних темпах использования угля и нефти в ближайшие 50 лет прогнозируется повышение среднегодовой температуры на планете в пределах от 1,5 °С (близ экватора) до 5 °С (в высоких широтах).

Повышение температуры в результате парникового эффекта грозит небывалыми экологическими, экономическими и социальными последствиями. Перечислим их.