36. Парниковый эффект.

В настоящее время человечество оказалось на пороге крупнейшего изменения климата, вызванного человеком, изменение не запланировано, неуправляемо и может оказаться катастрофическим. Причина этого изменения — увеличение в атмосфере углекислого газа (СО₂) и некоторых других газов (СН₄, углеводорода, оксидов азота и др.), которые поглощают инфракрасное излучение от Земли, нагреваются и тем самым нагревают нашу планету (табл. 1).

Сущность парникового эффекта состоит в том, что aтмocфера почти целиком пропускает излучение Солнца к Земле, но из-за наличия в атмосфере парниковых газов (газов, вызывающих парниковый эффект) заметно задерживает обратное тепловое (инфракрасное) излучение земной поверхности. Парниковые газы oбразуют как бы «стеклянную крышу парника» над планетой и большая часть излучаемого Землей тепла возвращается назад. Теплой энергия накапливается в приповерхностных слоях атмосферы тем интенсивнее, чем больше в них концентрация парниковых газа Усиление парникового эффекта приводит к повышению температуры на поверхности Земли и потеплению климата. Благодаря существованию парникового эффекта только 20% теплового излучения земной поверхности безвозвратно уходит в космос. Если бы Земля не имела атмосферы с парниковыми газами, то средняя температура ее поверхности была бы на 33 °С ниже. Сейчас средняя температура планеты 15 °С. Главным парниковым газом на Земле является водяной пар. Огромный вклад в парниковый эффект вносят двуокись углерода СО₂ (60% вклада) и метан СН₄ (20% вклада). К парниковым газам относятся также закись N₂O (5% вклада), фреон (15% вклада) и озон.

Наибольший вклад в парниковый эффект вносит углекислый газ. Концентрация углекислого газа 0,03 (0,029%) обеспечивает тот климат, к которому мы привыкли.

Основная причина увеличения концентрации СО₂ в атмосфере — нарушение его круговорота из-за:

а) сжигания топлива:

С (твердое топливо) + О₂ —> СО₂ + Q

СН₄ (газообразное топливо) + О₂ —> СО₂ + 2Н₂О + Q

2С₈Н₁₈ (жидкое топливо) + О₂ -» 16СО₂ + 18Н₂О + Q;

б) вырубки лесов.

Из-за роста населения эта проблема будет усугубляться. В настоящее время концентрация СО₂ равна 0,035% (yвеличилась на 20%), и продолжает увеличиваться каждый год на 0,5%, а к 2050 г. она удвоится.

Увеличение концентрации СО₂ в 2 раза повлечет повсеместное потепление на 2,5—4,5°С (в полярных районах до 10°С, а экваториальных — на 1—2°С) и, следовательно, таяние льдов. Это приведет к повсеместному поднятию ypoвня моря на 1,5—2 м, затоплению прибрежных районов, oбразованию бурь, смерчей и наводнений.

В 90-х гг. XX века очевидна отрицательная роль аэрозолей — мельчайших твердых и жидких частиц в атмосфере. При сжигании топлива в воздух поступают газообразные оксиды серы и азота, которые, соединяясь с капельками воды, образуют серную, азотную кислоты и аммиак, которые превращаются затем в сульфатный и нитратный аэрозоли. Аэрозоли отражают солнечный свет, способствуют сличению облачности, что в свою очередь уменьшает приток солнечного тепла к земной поверхности.

В результате потепления изменится циркуляция атмосферы (уменьшится), что повлияет на распределение осадков и, следовательно, на экосистемы Земли и ее биосферу.

Чтобы этого не произошло, необходимо:

♦ разрабатывать и внедрять солнечные и другие бестопливные источники энергии;

♦ увеличить КПД использования горючего на транспорте и осуществлять другие типы экономии энергии;

♦ прекращать вырубку лесов, особенно тропических;

♦ сажать новые леса.

Проблема «парникового эффекта».

Средняя температура воздуха у поверхности Земли составляет 14,6°С. Однако многолетние наблюдения метеорологов показывают, что в на настоящее время климат изменяется в сторону потепления. Этот процесс связан с увеличением в атмосфере концентрации парниковых газов. К парниковым газам относят угле­кислый газ, метан, пары воды, оксиды азота, фреоны.

Основным газом, вызывающим парниковый эффект, I является углекислый. Он, подобно стеклу парника, пропус­кает лучистую энергию Солнца к поверхности Земли, но задерживает исходящие от Земли инфракрасные (тепловые) лучи и в результате создает тепличный (парниковый) эф­фект.

Повышение средней температуры на 5 °С (в среднем до I 21 °С) может вызвать таяние ледников и зон вечной мерз­лоты, которое приведет к повышению уровня Мирового океана, затоплению территорий островных и прибрежных государств, а также районов вечной мерзлоты.

Основным техногенным источником поступления угле­кислого газа в атмосферу является процесс сжигания орга­нического топлива. В настоящее время только от тепловой энергетики в атмосферу поступает примерно 1 т углерода на человека в год, или около 6 млрд т на земном шаре. Прогно­зируется, что в первой половине XXI ст. выброс возрастет до 10 млрд т в год. Климатологи крайне опасным считают выброс порядка 15—20 млрд т/год.

Основным фактором вывода углерода из атмосферы яв­ляются фотосинтез и поглощение океаном.

Так, в эксперименте было показано, что увеличение в концентрации СО₂ в воздухе в два раза обусловило повы­шение урожайности испытуемых сельскохозяйственных куль­тур на 25 — 50%.