11. Парниковый эффект и его последствия.

Парниковый эффект – способность атмосферы накапливать тепло. Т.е. действует принцип парника. Солнечные (коротковолновые) лучи свободно проходят через пленку или стекло, нагревают почву, от которой тепло передается воздуху. Воздух и почва испускают длинноволновую радиацию, которую стекло или пленка не пропускают. Температура в парнике или теплице оказывается на десятки градусов выше, чем снаружи. Это явление и получило название парникового эффекта. Парниковый эффект всегда был характерен для земли. Часть длинноволновой радиации, излучаемой Землей, удерживается в атмосфере. В результате среднегодовая температура воздуха у поверхности Земли равна +14⁰. При отсутствии парникового эффекта температура воздуха была бы ниже на 37⁰.

Длинноволновую радиацию задерживают в основном пары воды и углекислый газ. К парниковым газам также относятся СН₄, NО_2, фреоны (Н: зимой при облачной погоде теплее, чем в ясный день).

Радиационный баланс Земли (R) складывается из 5 факторов:

• Q – прямая солнечная радиация;

• q – рассеянная солнечная радиация;

• A – альбедо (величина отраженной радиации от поверхности Земли, растений, домов и т.п., выраженная в % от поступающей радиации);

• В₃ – излучение Земли;

• В_А – противоизлучение атмосферы.

Т.о. R = (Q + q) (1 – А) – В₃ + В_А

Все величины в нормальных условиях устойчивы, но при увеличении в атмосфере парниковых газов или увеличении количества поступающего тепла из других источников радиационный баланс нарушается.

Источники тепла:

• Тепло Солнца;

• Поступление тепла из океана;

• Недра Земли, тепло, выделяемое при извержениях вулканов, горячих источников, гейзеров и т.п.;

• Тепло, выделяемое при окислительных процессах в почве;

• Тепло, выделяемое при энергопотребелении человеком. По прогнозам годовой прирост энергопотребления составит 0,5 – 0,7% в год.

Одновременно промышленные предприятия поставляют большое количество парниковых газов: СО₂, СН₄, NО_2, О_3, фреоны.

В настоящее время эти источники, а возможно и другие еще не исследованы достаточно, но работы гляциологов, изучающих льды Антарктида, Гренландии, Арктики (академик В.М. Котляков и его сотрудники) выяснили, что в период последнего оледенения содержание СО₂ в атмосфере было меньше на 25%, а в межледниковую эпоху больше на 40% по сравнению с современностью. Содержание СН₄ от пиков оледенения к межледниковым периодам возрастало почти в 2 раза.

Определение содержания парниковых газов в ледниковом корне в Антарктиде за последние 200 лет показало их рост. Количество СО₂ в атмосфере возросло на 17, 5%, метана более, чем в 2 раза, NО₂ на 8 – 10 %, что коррелируется с масштабами сжигания минерального топлива. Содержание фреонов в атмосфере возросло в 8 раз. Эти цифры соотносятся с ростом населения. Исследования подтверждают, что климат быстро реагирует на повышение парниковых газов в атмосфере, однако, расчеты показывают, что потепление климата только на 40% вызвано антропогенным воздействием, остальные 60% связаны с природными факторами.

Основные антропогенные факторы и процессы, которые могут вызвать потепление климата:

• Поступление СО₂ при сжигании топлива (выделяется 80% СО₂ от массы сожженного). Необратимые процессы начнутся когда концентрация СО₂ вдвое превысит концентрацию газов в доиндустриальную эпоху (280 млн ^-1), т.е. 560 частей СО₂ на миллион частей воздуха;

• Поступление оксида азота при сжигании топлива;

• Утечка СН₄ в процессе добычи и транспортировке газа;

• Поступление СН₄ от жвачных животных и рисовых полей.

Природные факторы:

• Вулканическая активность, насыщающая атмосферу оксидом серы и СО_2,

• Поступление парниковых газов из разломов и рифтовых зон;

• Поступление оксида азота в атмосферу из почвы, мирового океана;

• Поступление метана из болот, из термитников. Суммарное поступление метана из антропогенных и природных источников около 1 млрд т. в год.

• Работа системы «атмосфера – океан», влияющая на температуру атмосферы земли.

• Природные циклы. Н:

900 – 1300 гг. теплый период, более теплый, чем современный. В Арктике было теплее на 5⁰.

14 – 19 вв. – холодный период. Снеговая граница в горах Европы понизилась на 200м. Средняя температура Земли была ниже современной на 2⁰.

За последние 100 лет температура воздуха на Земле повысилась на 0,75⁰ по С. Не исключено, что в конце 19 вв. началось новое потепление, которое достигнет максимума в середине 22 века. Антропогенный эффект накладываясь на естественный природный цикл усиливает его.

Подтверждением потеплению климата служат следующие факты:

• С 1924 по 1945г. Площадь морских льдов в Российском секторе Арктики сократилась на 1 млн кв. км., что позволило обычным судам преодолевать северный морской путь за 1 навигацию.

• Местами уже на 10м ушла вниз верхняя граница вечной мерзлоты в Восточной Сибири (А.С. Монин, 1970).

• К 1980г. Температура в Арктике повысилась на 1,8⁰С.

• Местами уже в настоящее время в Арктике размывы берегов составляют от 0,4 до 4 метров в год.

• Море Лаптевых, разрушая берега, наступает на сушу со скоростью 10-12, даже 20 метров в год (Г.Александровский, 2000г.).

• Уровень океана повысился за последние сто лет на 10-15 см. Бангладеш потеряла не менее 25 тыс. кв.км (18%) своей территории.

Последствия потепления атмосферы.

Природные, связанные с нарушением сложившихся связей в атмосфере:

• Таяние льдов в Антарктиде и Гренландии, что поднимает уровень воды в океане и приводит к затоплению низменностей – т.е. самых плодородных территорий на Земле.

• Уничтожение льдов вблизи полюсов снизит интенсивность циркуляции воздушных масс, изменит тепловой и воздушный баланс на Земле;

• Снизится количество осадков;

• Климат средних широт станет более континентальным;

• Изменится зональность биосферы и географической оболочки: в экваториальных широтах повысится температура, перенос тепла в высокие широты снизится;

• Антарктида и Гренландия, освобожденные ото льда, начнут потихоньку подниматься, что вызовет изменение циркулярных потоков в подкорковом веществе. Увеличится скорость расползания некоторых литосферных плит, усилятся землетрясения, вулканизм; в атмосфере возрастет еще больше количество парниковых и озоноразрушающих газов;

• Таяние ледников приведет к тому, что реки с ледниковым питанием сначала будут полноводными, затем сток снизится и реки обмелеют.

• Пустыни умеренных и тропических широт станут более злыми и более жаркими;

• Начнет деградировать вечная мерзлота, которая приведет к исчезновению лесов в Сибири, там большей частью возникнут болота; исчезновение мерзлоты снизит конденсационные осадки в Сибири, обмелеют реки; начнутся провалы зданий, различного рода сооружений.

• В зоне вечной мерзлоты начнется термокарст – протаивание грунта, образование провалов и озер.

• Начнется термоабразия берегов Северного Ледовитого океана, сооруженных мерзлыми грунтами, их разрушение и наступление моря на сушу.

• За 21 столетие предполагается подъем воды в океане от 1 до 4 м., что приведет к затоплению островов, гибели многих коралловых рифов. При полном таянии льдов в Антарктиде и Гренландии уровень воды в океанах повысится более, чем на 100 метров. Исчезнут под водой значительные части Амазонии, Северо-Европейских низменностей, Придунайских равнин, Миссисипской низменности, Ла-Платской низменности, наиболее плодородные земли Австралии, Великой Китайской равнины, Индо-Гангской низменности. В России будут затоплены значительные части Причерноморской и Прикаспийской низменностей с плодородными почвами.

• Произойдет вымирание многих диких животных, т.к. им не будет хватать пищи.

Антропогенные:

• Затопление плодородных земель приведет к миграции людей с низменных плодородных территорий на возвышенности и в горы, менее плодородные.

• Начнутся конфликты, болезни, войны, которые резко сократят население земного шара.

Возможно ли приостановление этих явлений? Это зависит от их причины.

Если потепление вызвано антропогенными факторами, то вполне возможно. Для этого необходимо уменьшение эмиссии парниковых газов в атмосферу. В 1997г. В Киото (Япония) состоялась конференция стран, подписавших конвенцию в Рио-де-Жанейро (1992г.) по стабилизации климата, где были приняты решения по ограничению выбросов СО₂ в атмосферу, а в 2000 году – к его резкому сокращению. Но это может привести к замедлению развития слаборазвитых стран и следовательно к еще большему расслоению мира по экономическим показателям.

Если потепление вызвано природными факторами, то нет, но мы можем минимизировать последствия глобального потепления и продумать меры, способствующие нашему выживанию.