3.4 Техногенний та “природний” парниковий ефекти

Сонячна енергія, що досягає Землі, на 30% відбивається безпосередньо в космос (хмари, повітря, ґрунт). Якби й решта 70% енергії, що абсорбується водяною парою, хмарами та ґрунтом, відбивалась у вигляді інфрачервоного випромінювання (тепла) в космос, температура поверхні Землі становила б –18⁰С. Проте, відбите тепло знову на 85% відбивається хмарами та рідкісними газами (гази, що складають менше 0,1 об. % атмосфери) назад на Землю і нагріває її на 33⁰С. Це явище, без якого життя на Землі було б неможливе, дістало назву „природний парниковий ефект”. „Природними” джерелами парникового ефекту вважаються:

• сонячна енергія;

• падіння метеоритів, яке спричиняє кількісні та якісні зміни аерозольної складової атмосфери, а високі температури призводять до місцевих її перегрівів;

• землетруси, в результаті яких в атмосферу надходить багато пилу, водяної пари, а також змінюються її фізичні параметри, що балансують потоки сонячної та земної радіації;

• виверження вулканів та діяльність гейзерів, які підвищують температуру не лише за рахунок розплавленої маси, але й виділяють в атмосферу велику кількість оксидів карбону і сульфуру;

• лісові пожежі, викиди „болотного газу” – метану, окислення опалого листя, деревини, решток тварин та птахів, внаслідок чого в результаті проходження складних мікробіологічних та хімічних процесів в атмосферу потрапляє ряд компонентів, які сприяють накопиченню парникових газів.

В ефекті „природного” нагрівання беруть участь також:

• водяна пара – на 62% (20,6⁰С);

• діоксид вуглецю – на 21,8% (7,2⁰С);

• озон, близький до ґрунту – на 7,3% (2,4⁰С);

• діоксид азоту – на 4,2% (1,4⁰С);

• метан – на 2,4% (0,8⁰С);

• фторхлорвуглеводні – на 2,1% (0,7⁰С).

Відомо, що відносно сталий протягом багатьох сотень років якісний склад атмосфери в останні 100 років зазанає постійних змін внаслідок посилення антропогенної діяльності. Зростання концентрації в атмосферному повітрі парникових газів, перш за все вуглекислого, меншою мірою – метану, оксидів азоту, водяної пари та рідкісних газів призвело до виникнення явища антропогенного парникового ефекту – коли відбувається вільне пропускання на поверхню Землі сонячної енергії і абсорбція інфрачервоного випромінювання, внаслідок чого нагрівається повітря. Зокрема, кількість СО₂ в атмосфері збільшилась на 20%, метану – майже на 90%. Щорічний приріст СО₂ становить 0,5 – 2,2 · 10^-6, що у світовому масштабі складає 20 млрд т. В антропогенному парниковому ефекті беруть участь:

• діоксид вуглецю – 50%;

• метан – 19%;

• фторхлорвуглеводні – 17%;

• закис азоту – 4%;

• водяна пара – 2%;

• озон тропосфери – 0,8%.

За прогнозами наслідками подвоєння кількості СО₂ в атмосфері будуть:

• танення північного полярного льоду;

• повільне підвищення рівня моря (лід Гренландії – 5 м, Антарктика – 60–70 м) у разі танення материкового льоду та через теплове розширення нагрітої води;

• затоплення густонаселених узбережних областей (дельта річки Нігер, Бангладеш);

• зростання кількості опадів внаслідок сильнішого випаровування, яке вже має місце між 35 та 70⁰ пн. ш.;

• зниження кількості опадів через зростання випаровування, яке вже спостерігається між 5 та 35⁰ пн. ш.;

• переміщення найважливіших зон вирощування основних сільськогосподарських культур на північ – в області з малопродуктивними ґрунтами (підзоли, ґрунти над вічною мерзлотою, латерити);

• переміщення посушливих зон Землі на північ на 400 – 800 км у густонаселені субтропічні області;

• зменшення площі та переміщення на північ Середземноморської зони;

• зменшення зон вічної мерзлоти з поширенням лісів до Арктичного узбережжя.

Рис. 3.4. Прогнозовані зміни кліматичних зон внаслідок подвоєння кількості СО₂ в атмосфері [1]

Потепління потягне за собою зміни клімату майже на всій планеті, що може мати негативні і навіть катастрофічні наслідки. Для порівняння необхідно відмітити, що з кінця ХІХ століття і до початку ХХІ століття глобальне підвищення температури на земній кулі склало 0,6 ⁰С, тоді як у другій половині ХХ сторіччя температура збільшувалась кожні 10 років на 0,3 ⁰С.

Занепокоєна загрозою глобального потепління клімату внаслідок прникового ефекту світова спільнота намагається впровадити цілий ряд запобіжних заходів. У 1992 році Конференцією ООН із питань довкілля й розвитку прийнято Рамкову конвенцію про зміну клімату, яка набула чинності 21.03.1994 р., і була ратифікована Україною 29.10.1996 р. Її метою є досягнення стабілізації концентрації парникових газів в атмосфері на такому рівні, який не допускав би шкідливого антропогенного впливу на кліматичну систему планети. Цю Конвенцію підписали 159 держав – членів ООН, проте Сполучені Штати та країни ОПЕК відмовились приєднатись до даного документу. Згідно з цією Конвенцією і Кіотським протоколом (прийнятий 11.12.1997 р), який є її доповненням, промислово розвинені країни, в їх числі й Україна, повинні з 2008 по 2012 роки знизити як мінімум на 5,2 % у порівнянні із рівнем 1990 року загальні викиди шести газів (СО₂, СН₄, NO_x, HFK, PFK SF₆), які спричиняють парниковий ефект.