Príčiny, súčasný stav a spôsoby riešenia problému zvyšovania skleníkového efektu. Skleníkové plyny Množstvo plynov nahromadených v zemskej atmosfére sa zvyšuje

Strana 4 z 10

Tvorba zemskej atmosféry sa začala v dávnych dobách – počas protoplanetárnej etapy vývoja Zeme, v období aktívnych sopečných erupcií s uvoľňovaním obrovského množstva plynov. Neskôr, keď sa na Zemi objavili oceány a biosféra, tvorba atmosféry pokračovala v dôsledku výmeny plynov medzi vodou, rastlinami, živočíchmi a produktmi ich rozkladu.

Počas geologickej histórie prešla zemská atmosféra množstvom hlbokých premien.

Primárna atmosféra Zeme. Regeneračný.

Časť Primárna atmosféra Zeme v protoplanetárnom štádiu vývoja Zeme (pred viac ako 4,2 miliardami rokov) pozostával najmä z metánu, amoniaku a oxidu uhličitého. V dôsledku odplyňovania zemského plášťa a neustálych zvetrávacích procesov na zemskom povrchu sa zloženie primárnej atmosféry Zeme obohatilo o vodnú paru, zlúčeniny uhlíka (CO 2, CO) a síry, ako aj silné halogénové kyseliny. (HCI, HF, HI) a kyselina boritá. Primárna atmosféra bola veľmi riedka.

Sekundárna atmosféra Zeme. Oxidačný.

Následne sa primárna atmosféra začala premieňať na sekundárnu. Stalo sa to v dôsledku rovnakých procesov zvetrávania, ktoré sa vyskytli na povrchu zeme, vulkanickej a slnečnej činnosti, ako aj v dôsledku činnosti siníc a modrozelených rias.

Výsledkom premeny bol rozklad metánu na vodík a oxid uhličitý a amoniaku na dusík a vodík. Oxid uhličitý a dusík sa začali hromadiť v zemskej atmosfére.

Modrozelené riasy začali fotosyntézou produkovať kyslík, ktorý sa takmer celý minul na oxidáciu iných plynov a hornín. V dôsledku toho sa amoniak oxidoval na molekulárny dusík, metán a oxid uhoľnatý na oxid uhličitý, síru a sírovodík na SO2 a SO3.

Atmosféra sa teda postupne zmenila z redukčnej na oxidujúcu.

Vznik a vývoj oxidu uhličitého v primárnej a sekundárnej atmosfére.

Zdroje oxidu uhličitého v počiatočných štádiách tvorby zemskej atmosféry:

• oxidácia metánu,
• Odplynenie zemského plášťa,
• Zvetrávanie hornín.

Na prelome prvohôr a paleozoika (pred cca 600 miliónmi rokov) obsah oxidu uhličitého v atmosfére klesol a tvoril len desatiny percenta z celkového objemu plynov v atmosfére.

Oxid uhličitý dosiahol svoju súčasnú úroveň v atmosfére len pred 10-20 miliónmi rokov.

Vznik a vývoj kyslíka v primárnej a sekundárnej atmosfére Zeme.

Zdroje kyslíka v počiatočných štádiách tvorby atmosféry Pozemky:

• Odplynenie zemského plášťa – takmer všetok kyslík sa minul na oxidačné procesy.
• Fotodisociácia vody (rozklad na molekuly vodíka a kyslíka) v atmosfére pod vplyvom ultrafialového žiarenia - v dôsledku toho sa v atmosfére objavili voľné molekuly kyslíka.
• Premena oxidu uhličitého na kyslík eukaryotmi. Objavenie sa voľného kyslíka v atmosfére viedlo k smrti prokaryotov (prispôsobených na život v redukčných podmienkach) a vzniku eukaryotov (prispôsobených na život v oxidačnom prostredí).

Zmeny koncentrácie kyslíka v zemskej atmosfére.

Archean - prvá polovica prvohôr – koncentrácia kyslíka je 0,01 % modernej úrovne (bod Yuri). Takmer všetok výsledný kyslík sa vynaložil na oxidáciu železa a síry. Toto pokračovalo, kým sa všetko dvojmocné železo na povrchu zeme nezoxidovalo. Od tohto momentu sa začal v atmosfére hromadiť kyslík.

Druhá polovica proterozoika – koniec raného vendianu – koncentrácia kyslíka v atmosfére je 0,1 % súčasnej úrovne (Pasteurov bod).

Neskorý vendsko - silurské obdobie. Voľný kyslík podnietil rozvoj života – proces anaeróbnej fermentácie nahradil energeticky perspektívnejší a progresívnejší metabolizmus kyslíka. Od tohto momentu došlo k akumulácii kyslíka v atmosfére pomerne rýchlo. Vynorenie sa rastlín z mora na pevninu (pred 450 miliónmi rokov) viedlo k stabilizácii hladín kyslíka v atmosfére.

Stredná krieda . Konečná stabilizácia koncentrácie kyslíka v atmosfére je spojená s výskytom kvitnúcich rastlín (pred 100 miliónmi rokov).

Vznik a vývoj dusíka v primárnej a sekundárnej atmosfére Zeme.

Dusík vznikal v raných štádiách vývoja Zeme v dôsledku rozkladu amoniaku. Fixácia atmosférického dusíka a jeho pochovanie v morských sedimentoch sa začalo objavením sa organizmov. Keď sa živé organizmy dostali na súš, dusík sa začal ukladať do kontinentálnych sedimentov. Proces fixácie dusíka sa zintenzívnil najmä s príchodom suchozemských rastlín.

Zloženie zemskej atmosféry teda určovalo vlastnosti životnej činnosti organizmov, prispelo k ich vývoju, vývoju a osídleniu na povrchu Zeme. Ale v histórii Zeme sa niekedy vyskytli poruchy v distribúcii zloženia plynu. Dôvodom boli rôzne katastrofy, ktoré sa počas kryptozoika a fanerozoika vyskytli viackrát. Tieto zlyhania viedli k masovému vymieraniu organického sveta.

Zloženie starej a súčasnej atmosféry Zeme v percentách je uvedené v tabuľke 1.

Tabuľka 1. Zloženie primárnej a modernej atmosféry Zeme.

Bol to článok „Tvorba zemskej atmosféry. Primárna a sekundárna atmosféra Zeme." Čítajte ďalej: «

Skleníkový efekt v atmosfére našej planéty je spôsobený skutočnosťou, že tok energie v infračervenej oblasti spektra, stúpajúci z povrchu Zeme, je absorbovaný molekulami atmosférických plynov a vyžarovaný späť do rôznych smerov, ako napr. Výsledkom je, že polovica energie absorbovanej molekulami skleníkových plynov sa vracia späť na povrch Zeme, čo spôsobuje jej otepľovanie. Treba si uvedomiť, že skleníkový efekt je prirodzený atmosférický jav (obr. 5). Ak by na Zemi vôbec nebol skleníkový efekt, potom by priemerná teplota na našej planéte bola asi -21°C, no vďaka skleníkovým plynom je to +14°C. Čisto teoreticky by preto ľudská činnosť spojená s uvoľňovaním skleníkových plynov do zemskej atmosféry mala viesť k ďalšiemu zahrievaniu planéty. Hlavnými skleníkovými plynmi, v poradí ich odhadovaného vplyvu na tepelnú bilanciu Zeme, sú vodná para (36 – 70 %), oxid uhličitý (9 – 26 %), metán (4 – 9 %), halogénované uhľovodíky, oxid dusnatý.

Ryža.

Uhoľné elektrárne, továrenské komíny, výfukové plyny z automobilov a ďalšie zdroje znečistenia spôsobené ľudskou činnosťou spolu každoročne vypúšťajú do atmosféry asi 22 miliárd ton oxidu uhličitého a iných skleníkových plynov. Chov hospodárskych zvierat, používanie hnojív, spaľovanie uhlia a iné zdroje produkujú približne 250 miliónov ton metánu ročne. Približne polovica všetkých skleníkových plynov vypúšťaných ľudstvom zostáva v atmosfére. Asi tri štvrtiny všetkých antropogénnych emisií skleníkových plynov za posledných 20 rokov sú spôsobené používaním ropy, zemného plynu a uhlia (obrázok 6). Veľká časť zvyšku je spôsobená zmenami v krajine, predovšetkým odlesňovaním.

Ryža.

vodná para- najdôležitejší skleníkový plyn súčasnosti. Vodná para sa však podieľa aj na mnohých ďalších procesoch, čo robí jej úlohu v rôznych podmienkach veľmi nejednoznačnou.

V prvom rade pri vyparovaní z povrchu Zeme a ďalšej kondenzácii v atmosfére sa až 40 % všetkého tepla vstupujúceho do atmosféry vďaka konvekcii odovzdáva do spodných vrstiev atmosféry (troposféry). Keď sa teda vodná para odparí, mierne zníži povrchovú teplotu. Ale teplo uvoľnené v dôsledku kondenzácie v atmosfére ju zohreje a následne zohreje aj samotný povrch Zeme.

No po kondenzácii vodnej pary vznikajú vodné kvapôčky alebo ľadové kryštály, ktoré sa intenzívne podieľajú na procesoch rozptylu slnečného svetla, odrážajúceho časť slnečnej energie späť do vesmíru. Mraky, ktoré sú len nahromadením týchto kvapiek a kryštálov, zvyšujú podiel slnečnej energie (albedo) odrazenej samotnou atmosférou späť do vesmíru (a potom môžu z mrakov padať zrážky vo forme snehu, čím sa zvyšuje albedo povrchu ).

Avšak vodná para, dokonca aj kondenzovaná do kvapiek a kryštálov, má stále silné absorpčné pásy v infračervenej oblasti spektra, čo znamená, že úloha tých istých oblakov nie je ani zďaleka jasná. Táto dualita je badateľná najmä v nasledujúcich extrémnych prípadoch – keď je obloha za slnečného letného počasia pokrytá mrakmi, povrchová teplota klesá, a ak sa to isté deje v zimnej noci, tak naopak stúpa. Konečný výsledok je ovplyvnený aj polohou oblačnosti – v nízkych nadmorských výškach odrážajú husté mraky veľa slnečnej energie a bilancia môže byť v tomto prípade v prospech protiskleníkového efektu, no vo vysokých nadmorských výškach sa riedke cirry môžu zdať. oblaky prepúšťajú smerom nadol pomerne veľa slnečnej energie, no aj tenké oblaky sú takmer neprekonateľnou prekážkou infračerveného žiarenia a, a tu môžeme hovoriť o prevahe skleníkového efektu.

Ďalšia vlastnosť vodnej pary - vlhká atmosféra do určitej miery prispieva k viazaniu ďalšieho skleníkového plynu - oxidu uhličitého a jeho prenosu zrážkami na povrch Zeme, kde sa v dôsledku ďalších procesov môže spotrebovať pri tvorbe uhličitanov a horľavých minerálov.

Ľudská činnosť má veľmi slabý priamy vplyv na obsah vodnej pary v atmosfére - len kvôli zväčšeniu plochy zavlažovanej pôdy, zmenám v rozlohe močiarov a práci energie, ktorá je oproti nim zanedbateľná. pozadie vyparovania z celého vodného povrchu Zeme a sopečnej činnosti. Z tohto dôvodu sa mu pri zvažovaní problému skleníkového efektu často venuje malá pozornosť.

Nepriamy vplyv na obsah vodnej pary však môže byť veľmi veľký v dôsledku spätnej väzby medzi obsahom vodnej pary v atmosfére a otepľovaním spôsobeným inými skleníkovými plynmi, ktoré teraz zvážime.

Je známe, že so zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje aj vyparovanie vodnej pary a na každých 10 °C sa možný obsah vodnej pary vo vzduchu takmer zdvojnásobí. Napríklad pri 0 °C je tlak nasýtených pár asi 6 MB, pri +10 °C - 12 MB a pri +20 °C - 23 MB.

Je vidieť, že obsah vodnej pary silne závisí od teploty a keď sa z nejakého dôvodu zníži, po prvé sa zníži (v dôsledku zníženého obsahu) samotný skleníkový efekt vodnej pary a po druhé, dôjde ku kondenzácii vodnej pary. čo samozrejme silne brzdí pokles teploty v dôsledku uvoľnenia kondenzačného tepla, ale po kondenzácii sa odraz slnečnej energie zvýši, a to ako v samotnej atmosfére (rozptyl na kvapkách a ľadových kryštáloch), tak aj na povrchu (sneženie) , čo ďalej znižuje teplotu.

So stúpajúcou teplotou sa zvyšuje obsah vodnej pary v atmosfére, zvyšuje sa jej skleníkový efekt, čo zintenzívňuje počiatočný nárast teploty. V zásade sa zväčšuje aj oblačnosť (do relatívne chladných oblastí sa dostáva viac vodnej pary), ale extrémne slabo - podľa I. Mokhova asi 0,4 % na stupeň oteplenia, čo nemôže veľmi ovplyvniť zvýšenie odrazu slnečnej energie.

Oxid uhličitý- je dnes druhým najväčším prispievateľom k skleníkovému efektu, pri poklese teplôt nevymŕza a naďalej vytvára skleníkový efekt aj pri najnižších teplotách, ktoré sú v suchozemských podmienkach možné. Pravdepodobne práve vďaka postupnému hromadeniu oxidu uhličitého v atmosfére v dôsledku sopečnej činnosti sa Zem mohla vymaniť zo stavu silného zaľadnenia (keď aj rovník pokrývala hrubá vrstva ľadu), do ktorého spadla na začiatku a na konci prvohôr.

Oxid uhličitý sa podieľa na mohutnom uhlíkovom cykle v systéme litosféra-hydrosféra-atmosféra a zmeny zemskej klímy sú spojené predovšetkým so zmenami v rovnováhe jeho vstupu a odvodu z atmosféry.

V dôsledku relatívne vysokej rozpustnosti oxidu uhličitého vo vode je teraz obsah oxidu uhličitého v hydrosfére (predovšetkým oceány) 4 x 104 Gt (gigaton) uhlíka (odteraz sú uvedené údaje o CO2 v uhlíku), vrátane hlbokých vrstiev (Putvinsky, 1998). Atmosféra v súčasnosti obsahuje asi 7,5 x 102 Gt uhlíka (Alekseev et al., 1999). Obsah CO2 v atmosfére nebol vždy nízky – napríklad v Archeáne (asi pred 3,5 miliardami rokov) atmosféra pozostávala z takmer 85 – 90 % oxidu uhličitého, pri výrazne vyššom tlaku a teplote (Sorochtin, Ushakov, 1997). Prísun významných más vody na zemský povrch v dôsledku odplynenia vnútrozemia, ako aj vznik života však zabezpečili naviazanie takmer všetkého atmosférického a významnej časti oxidu uhličitého rozpusteného vo vode vo forme uhličitanov (asi 5,5 x 107 Gt uhlíka je uložených v litosfére (správa IPCC, 2000)). Taktiež oxid uhličitý začali živé organizmy premieňať na rôzne formy horľavých minerálov. Navyše k naviazaniu časti oxidu uhličitého došlo aj v dôsledku akumulácie biomasy, ktorej celkové zásoby uhlíka sú porovnateľné so zásobami v atmosfére a pri zohľadnení pôdy sú niekoľkonásobne vyššie.

Nás však v prvom rade zaujímajú toky, ktoré dodávajú oxid uhličitý do atmosféry a odvádzajú ho z nej. Litosféra teraz poskytuje veľmi malý tok oxidu uhličitého vstupujúceho do atmosféry predovšetkým v dôsledku sopečnej činnosti - asi 0,1 Gt uhlíka ročne (Putvinsky, 1998). Výrazne veľké toky sú pozorované v oceáne (spolu s tam žijúcimi organizmami) - atmosfére a suchozemskej biote - atmosférických systémoch. Približne 92 Gt uhlíka sa ročne dostane do oceánu z atmosféry a 90 Gt sa vráti späť do atmosféry (Putvinsky, 1998). Oceán teda ročne odstráni z atmosféry asi 2 Gt uhlíka. Zároveň sa pri procesoch dýchania a rozkladu pozemských mŕtvych živých bytostí dostáva do atmosféry asi 100 Gt uhlíka ročne. V procesoch fotosyntézy suchozemská vegetácia odstraňuje z atmosféry aj asi 100 Gt uhlíka (Putvinsky, 1998). Ako vidíme, mechanizmus príjmu a odvodu uhlíka z atmosféry je celkom vyvážený a poskytuje približne rovnaké toky. Moderná ľudská činnosť zahŕňa v tomto mechanizme stále sa zvyšujúci dodatočný tok uhlíka do atmosféry v dôsledku spaľovania fosílnych palív (ropa, plyn, uhlie atď.) - podľa údajov napríklad za obdobie 1989-99, v priemere asi 6,3 Gt za rok. Taktiež sa zvyšuje tok uhlíka do atmosféry v dôsledku odlesňovania a čiastočného vypaľovania lesov – až 1,7 Gt za rok (správa IPCC, 2000), zatiaľ čo nárast biomasy prispievajúcej k absorpcii CO2 je len asi 0,2 Gt za rok. namiesto takmer 2 Gt za rok. Aj keď vezmeme do úvahy možnosť absorpcie približne 2 Gt dodatočného uhlíka oceánom, stále zostáva pomerne významný dodatočný tok (v súčasnosti približne 6 Gt za rok), ktorý zvyšuje obsah oxidu uhličitého v atmosfére. Okrem toho sa môže v blízkej budúcnosti znížiť absorpcia oxidu uhličitého oceánom a dokonca je možný aj opačný proces - uvoľňovanie oxidu uhličitého zo Svetového oceánu. Je to spôsobené znižovaním rozpustnosti oxidu uhličitého so zvyšujúcou sa teplotou vody – napríklad pri zvýšení teploty vody len z 5 na 10 °C sa koeficient rozpustnosti oxidu uhličitého v nej zníži približne z 1,4 na 1,2.

Tok oxidu uhličitého do atmosféry spôsobený ekonomickými aktivitami teda nie je veľký v porovnaní s niektorými prirodzenými tokmi, ale jeho nekompenzácia vedie k postupnému hromadeniu CO2 v atmosfére, čo ničí rovnováhu medzi vstupom a výstupom CO2, ktorá sa vyvinula v priebehu miliardy rokov vývoja Zeme a života na nej.

Početné fakty z geologickej a historickej minulosti naznačujú súvislosť medzi klimatickými zmenami a kolísaním skleníkových plynov. V období pred 4 až 3,5 miliardami rokov bola jasnosť Slnka asi o 30 % menšia ako teraz. Avšak aj pod lúčmi mladého „bledého“ Slnka sa na Zemi rozvinul život a vytvorili sa sedimentárne horniny: aspoň na časti zemského povrchu bola teplota nad bodom mrazu vody. Niektorí vedci naznačujú, že v tom čase zemská atmosféra obsahovala 1000-krát viac osí oxid uhličitý ako teraz, a to kompenzovalo nedostatok slnečnej energie, pretože viac tepla vyžarovaného Zemou zostalo v atmosfére. Zvyšujúci sa skleníkový efekt by mohol byť jedným z dôvodov mimoriadne teplej klímy neskôr v druhohorách (vek dinosaurov). Podľa analýzy fosílnych pozostatkov bola Zem v tom čase o 10-15 stupňov teplejšia ako teraz. Treba si uvedomiť, že vtedy, pred 100 miliónmi rokov a skôr, kontinenty zaujímali inú pozíciu ako v našej dobe a aj oceánska cirkulácia bola iná, takže prenos tepla z trópov do polárnych oblastí mohol byť väčší. Výpočty Erica J. Barrona, ktorý je teraz na Pennsylvánskej univerzite, a ďalších výskumníkov však naznačujú, že paleokontinentálna geografia by mohla mať na svedomí nie viac ako polovicu druhohorného oteplenia. Zvyšok otepľovania možno ľahko vysvetliť rastúcimi hladinami oxidu uhličitého. Tento predpoklad prvýkrát vyslovili sovietski vedci A. B. Ronov zo Štátneho hydrologického ústavu a M. I. Budyko z Hlavného geofyzikálneho observatória. Výpočty podporujúce tento návrh vykonali Eric Barron, Starley L. Thompson z Národného centra pre výskum atmosféry (NCAR). Z geochemického modelu vyvinutého Robertom A. Bernerom a Antoniom C. Lasagom z Yale University a zosnulým Robertom. Polia v štáte Texas sa zmenili na púšť po tom, čo v roku 1983 nejaký čas trvalo sucho. Tento obraz, ako ukazujú výpočty pomocou počítačových modelov, možno pozorovať na mnohých miestach, ak v dôsledku globálneho otepľovania klesá vlhkosť pôdy v centrálnych regióny kontinentov, kde sa koncentruje produkcia obilia.

M. Garrelsa z University of South Florida vyplýva, že oxid uhličitý by sa mohol uvoľňovať počas mimoriadne silnej sopečnej činnosti v stredooceánskych chrbtoch, kde stúpajúca magma vytvára nové dno oceánu. Priame dôkazy poukazujúce na súvislosť medzi atmosférickými skleníkovými plynmi a klímou počas zaľadnenia možno „extrahovať“ zo vzduchových bublín obsiahnutých v antarktickom ľade, ktorý sa v dávnych dobách vytvoril v dôsledku zhutňovania padajúceho snehu. Tím výskumníkov pod vedením Clauda Laurieuxa z Laboratória glaciológie a geofyziky v Grenobli skúmal 2000 m dlhý ľadový stĺp (zodpovedá obdobiu trvajúcemu 160-tisíc rokov), ktorý získali sovietski výskumníci na stanici Vostok v Antarktíde. Laboratórna analýza plynov obsiahnutých v tomto ľadovom stĺpci ukázala, že v starovekej atmosfére sa koncentrácie oxidu uhličitého a metánu menili súbežne, a čo je dôležitejšie, „v čase“ so zmenami priemernej miestnej teploty (určila sa pomer koncentrácií izotopov vodíka v molekulách vody ). Počas posledného medziľadového obdobia, ktoré trvalo 10 tisíc rokov a v období interglaciálu, ktoré mu predchádzalo (pred 130 tisíc rokmi), ktoré tiež trvalo 10 tisíc rokov, bola priemerná teplota v tejto oblasti o 10 stupňov vyššia ako počas zaľadnenia. (Vo všeobecnosti bola Zem v týchto obdobiach o 5 os teplejšia.) Počas tých istých období obsahovala atmosféra o 25 % viac oxidu uhličitého a o 100 070 viac metánu ako počas zaľadnenia. Nie je jasné, či zmeny v skleníkových plynoch boli príčinou a zmena klímy dôsledkom, alebo naopak. Príčinou zaľadnenia boli s najväčšou pravdepodobnosťou zmeny na obežnej dráhe Zeme a zvláštna dynamika postupu a ústupu ľadovcov; tieto klimatické výkyvy však mohli byť zosilnené zmenami v biote a výkyvmi v oceánskej cirkulácii, ktoré ovplyvňujú obsah skleníkových plynov v atmosfére. Ešte podrobnejšie údaje o kolísaní skleníkových plynov a klimatických zmenách sú k dispozícii za posledných 100 rokov, počas ktorých došlo k ďalšiemu zvýšeniu koncentrácií oxidu uhličitého o 25 % a metánu o 100 %. Priemerný globálny teplotný „rekord“ za posledných 100 rokov skúmali dva tímy výskumníkov pod vedením Jamesa E. Hansena z Goddardovho inštitútu pre vesmírne štúdie Národného úradu pre letectvo a vesmír a T. M. L. Wigleyho z klimatickej divízie Eastern University. Anglicko.

Zadržiavanie tepla atmosférou je hlavnou zložkou energetickej bilancie Zeme (obr. 8). Približne 30 % energie prichádzajúcej zo Slnka sa odráža (vľavo) buď od oblakov, častíc alebo od zemského povrchu; zvyšných 70 % sa absorbuje. Absorbovaná energia je opätovne vyžarovaná v infračervenom žiarení povrchom planéty.

Ryža.

Títo vedci použili merania z meteorologických staníc roztrúsených po všetkých kontinentoch (tím Climate Division do analýzy zahrnul aj merania na mori). Obidve skupiny zároveň prijali rôzne metódy na analýzu pozorovaní a zohľadňovali „skreslenia“ spojené napríklad so skutočnosťou, že niektoré meteorologické stanice sa „presťahovali“ na iné miesto v priebehu sto rokov a niektoré sa nachádzali v mestách. údaje, ktoré boli „kontaminované“ » vplyvom tepla generovaného priemyselnými podnikmi alebo akumulovaného počas dňa budovami a chodníkmi. Posledný efekt, vedúci k vzniku tepelných ostrovov, je veľmi citeľný vo vyspelých krajinách, ako sú Spojené štáty americké. Aj keby sa však korekcia vypočítaná pre Spojené štáty americké (odvodená Thomasom R. Carlom z National Climatic Data Center v Asheville v Severnej Karolíne a P. D. Jonesom z University of East Anglia) rozšírila na všetky údaje na zemeguli, v r. oba záznamy zostanú „<реальное» потепление величиной 0,5 О С, относящееся к последним 100 годам. В согласии с общей тенденцией 1980-е годы остаются самым теплым десятилетием, а 1988, 1987 и 1981 гг. - наиболее теплыми годами (в порядке перечисления). Можно ли считать это «сигналом» парникового потепления? Казалось бы, можно, однако в действительности факты не столь однозначны. Возьмем для примера такое обстоятельство: вместо неуклонного потепления, какое можно ожидать от парникового эффекта, быстрое повышение температуры, происходившее до конца второй мировой войны, сменилось небольшим похолоданием, продлившимся до середины 1970-х годов, за которым последовал второй период быстрого потепления, продолжающийся по сей день. Какой характер примет изменение температуры в ближайшее время? Чтобы дать такой прогноз, необходимо ответить на три вопроса. Какое количество диоксида углерода и других парниковых газов будет выброшено в атмосферу? Насколько при этом возрастет концентрация этих газов в атмосфере? Какой климатический эффект вызовет это повышение концентрации, если будут действовать естественные и антропогенные факторы, которые могут ослаблять или усиливать климатические изменения? Прогноз выбросов - нелегкая задача для исследователей, занимающихся анализом человеческой деятельности. Какое количество диоксида углерода попадет в атмосферу, зависит главным образом от того, сколько ископаемого топлива будет сожжено и сколько лесов вырублено (последний фактор ответствен за половину прироста парниковых газов с 1800 г. и за 20070прироста в наше время). И тот и другой фактор зависят в свою очередь от множества причин. Так, на потреблении ископаемого топлива сказываются рост населения, переход к альтернативным источникам энергии и меры по экономии энергии, а также состояние мировой экономики. Прогнозы в основном сводятся к тому, что потребление ископаемого топлива на земном шаре в целом будет увеличиваться примерно с той же скоростью, что и сегодня намного медленнее, чем до энергетического кризиса 1970-х годов. В результате эмиссия (поступление в атмосферу) диоксида углерода в ближайшие несколько десятилетий, будет увеличиваться на 0,5-2070 в год. Другие парниковые газы, такие как ХФУ, оксиды азота и тропосферный озон, могут вносить в потепление климата почти столь же большой вклад, что и диоксид углерода, хотя в атмосферу их попадает значительно меньше: объясняется это тем, что они более эффективно поглощают солнечную радиацию. Предсказать, какова будет эмиссия этих газов - задача еще более трудная. Так, например, не вполне ясно происхождение некоторых газов, в частности метана; величина выбросов других газов, таких как ХФУ или озон, будет зависеть от того, какие изменения в технологии и политике произойдут в ближайшем будущем.

Výmena uhlíka medzi atmosférou a rôznymi „nádržami“ na Zemi (obr. 9). Každé číslo udáva v miliardách ton prílev alebo odtok uhlíka (vo forme oxidu uhličitého) za rok alebo jeho zásoby v zásobníku. Tieto prirodzené cykly, jeden na pevnine a druhý na oceáne, odstraňujú z atmosféry toľko oxidu uhličitého, koľko pridáva, ale ľudská činnosť, ako je odlesňovanie a spaľovanie fosílnych palív, spôsobuje, že hladina uhlíka v atmosfére sa každoročne zvyšuje o 3 miliardy ton. Údaje prevzaté z práce Berta Bohlina na Štokholmskej univerzite

Obr.9

Predpokladajme, že máme rozumnú predpoveď, ako sa zmenia emisie oxidu uhličitého. Aké zmeny v tomto prípade nastanú s koncentráciou tohto plynu v atmosfére? Atmosférický oxid uhličitý „spotrebúvajú“ rastliny, ako aj oceán, kde sa využíva v chemických a biologických procesoch. So zmenou koncentrácie oxidu uhličitého v atmosfére sa pravdepodobne zmení aj miera „spotreby“ tohto plynu. Inými slovami, procesy, ktoré spôsobujú zmeny v obsahu atmosférického oxidu uhličitého, musia zahŕňať spätnú väzbu. Oxid uhličitý je „východiskovou surovinou“ pre fotosyntézu v rastlinách, takže jeho spotreba rastlinami sa pravdepodobne zvýši, keď sa bude hromadiť v atmosfére, čo túto akumuláciu spomalí. Podobne, keďže obsah oxidu uhličitého v povrchových vodách oceánu je približne v rovnováhe s jeho obsahom v atmosfére, zvýšenie absorpcie oxidu uhličitého oceánskou vodou spomalí jeho akumuláciu v atmosfére. Môže sa však stať, že akumulácia oxidu uhličitého a iných skleníkových plynov v atmosfére spustí mechanizmy pozitívnej spätnej väzby, ktoré zvýšia klimatický efekt. Rýchla zmena klímy teda môže viesť k zániku niektorých lesov a iných ekosystémov, čo oslabí schopnosť biosféry absorbovať oxid uhličitý. Okrem toho môže otepľovanie viesť k rýchlemu uvoľneniu uhlíka uloženého v mŕtvej organickej hmote v pôde. Tento uhlík, ktorý je dvojnásobným množstvom v atmosfére, sa pôdnymi baktériami neustále mení na oxid uhličitý a metán. Otepľovanie môže urýchliť ich prevádzku, čo má za následok zvýšené uvoľňovanie oxidu uhličitého (zo suchých pôd) a metánu (z ryžových polí, skládok a mokradí). Pomerne veľa metánu sa ukladá aj v sedimentoch na kontinentálnom šelfe a pod vrstvou permafrostu v Arktíde vo forme klatrátov – molekulárnych mriežok pozostávajúcich z metánu a molekúl vody K uvoľneniu môže viesť otepľovanie šelfových vôd a rozmrazovanie permafrostu Napriek týmto neistotám sa mnohí výskumníci domnievajú, že absorpcia oxidu uhličitého rastlinami a oceánom spomalí akumuláciu tohto plynu v atmosfére - aspoň v najbližších 50 až 100 rokoch že z celkového množstva oxidu uhličitého vstupujúceho do atmosféry tam zostane asi polovica. Z toho vyplýva, že medzi rokmi 2030 a 2080 sa koncentrácie oxidu uhličitého zdvojnásobia z úrovne 1900 (na 600 ppm). Iné skleníkové plyny sa však budú pravdepodobne hromadiť v atmosfére rýchlejšie.

Skleníkové plyny

Skleníkové plyny sú plyny, o ktorých sa predpokladá, že spôsobujú globálny skleníkový efekt.

Hlavnými skleníkovými plynmi, v poradí ich odhadovaného vplyvu na tepelnú rovnováhu Zeme, sú vodná para, oxid uhličitý, metán, ozón, halogénované uhľovodíky a oxid dusný.

vodná para

Vodná para je hlavným prírodným skleníkovým plynom, ktorý je zodpovedný za viac ako 60 % účinku. Priamy antropogénny vplyv na tento zdroj je nevýznamný. Zvyšovanie teploty Zeme spôsobené inými faktormi zároveň zvyšuje vyparovanie a celkovú koncentráciu vodnej pary v atmosfére pri takmer konštantnej relatívnej vlhkosti, čo následne zvyšuje skleníkový efekt. Dochádza teda k určitej pozitívnej spätnej väzbe.

metán

Gigantická erupcia metánu nahromadeného pod morským dnom pred 55 miliónmi rokov zohriala Zem o 7 stupňov Celzia.

To isté sa môže stať aj teraz – tento predpoklad potvrdili výskumníci z NASA. Pomocou počítačových simulácií starovekého podnebia sa pokúsili lepšie pochopiť úlohu metánu v klimatickej zmene. V súčasnosti sa väčšina výskumov skleníkového efektu zameriava na úlohu oxidu uhličitého v tomto efekte, hoci potenciál metánu na zadržiavanie tepla v atmosfére 20-krát prevyšuje schopnosť oxidu uhličitého.

Rôzne domáce spotrebiče poháňané plynom prispievajú k zvýšeniu obsahu metánu v atmosfére.

Za posledných 200 rokov sa metán v atmosfére viac ako zdvojnásobil v dôsledku rozkladu organickej hmoty v močiaroch a vlhkých nížinách, ako aj únikov z umelých objektov, ako sú plynovody, uhoľné bane, zvýšené zavlažovanie a odplyňovanie z hospodárskych zvierat. Existuje však aj ďalší zdroj metánu – rozkladajúca sa organická hmota v oceánskych sedimentoch, uchovaná zamrznutá pod morským dnom.

Nízke teploty a vysoký tlak zvyčajne udržiavajú metán pod hladinou oceánu v stabilnom stave, ale nie vždy to tak bolo. V obdobiach globálneho otepľovania, ako je tepelné maximum neskorého paleocénu, ku ktorému došlo pred 55 miliónmi rokov a trvalo 100 tisíc rokov, viedol pohyb litosférických dosiek, najmä na indickom subkontinente, k poklesu tlaku na morskom dne a mohol spôsobiť veľké uvoľňovanie metánu. Keď sa atmosféra a oceán začali otepľovať, emisie metánu by sa mohli zvýšiť. Niektorí vedci sa domnievajú, že súčasné globálne otepľovanie by mohlo viesť k rovnakému scenáru – ak sa oceán výrazne oteplí.

Keď sa metán dostane do atmosféry, reaguje s molekulami kyslíka a vodíka za vzniku oxidu uhličitého a vodnej pary, z ktorých každá môže spôsobiť skleníkový efekt. Podľa doterajších predpovedí sa všetok vypúšťaný metán o približne 10 rokov zmení na oxid uhličitý a vodu. Ak je to pravda, potom zvyšujúce sa koncentrácie oxidu uhličitého budú hlavnou príčinou otepľovania planéty. Pokusy potvrdiť úvahy s odkazmi na minulosť však boli neúspešné – nenašli sa žiadne stopy po zvýšení koncentrácie oxidu uhličitého pred 55 miliónmi rokov.

Modely použité v novej štúdii ukázali, že keď sa hladina metánu v atmosfére prudko zvýši, obsah kyslíka a vodíka reagujúceho s metánom v nej klesá (kým sa reakcia nezastaví) a zostávajúci metán zostáva vo vzduchu stovky rokov, čo sa stalo príčinou globálneho otepľovania. A tieto stovky rokov stačia na zohriatie atmosféry, roztopenie ľadu v oceánoch a zmenu celého klimatického systému.

Hlavnými antropogénnymi zdrojmi metánu sú tráviaca fermentácia u hospodárskych zvierat, pestovanie ryže a spaľovanie biomasy (vrátane odlesňovania). Nedávne štúdie ukázali, že v prvom tisícročí nášho letopočtu došlo k rýchlemu zvýšeniu koncentrácie metánu v atmosfére (pravdepodobne v dôsledku expanzie poľnohospodárskej a živočíšnej výroby a vypaľovania lesov). Medzi rokmi 1000 a 1700 klesli koncentrácie metánu o 40 %, ale v posledných storočiach začali opäť stúpať (pravdepodobne v dôsledku rozširovania ornej pôdy a pasienkov a vypaľovania lesov, využívania dreva na kúrenie, zvýšených stavov dobytka, odpadových vôd a pestovanie ryže). Určitý podiel na dodávkach metánu majú úniky pri ťažbe ložísk uhlia a zemného plynu, ako aj emisie metánu ako súčasti bioplynu vznikajúceho na skládkach odpadu.

Oxid uhličitý

Zdrojmi oxidu uhličitého v zemskej atmosfére sú sopečné emisie, životne dôležitá činnosť organizmov a ľudská činnosť. Antropogénne zdroje zahŕňajú spaľovanie fosílnych palív, spaľovanie biomasy (vrátane odlesňovania) a niektoré priemyselné procesy (napríklad výroba cementu). Hlavnými konzumentmi oxidu uhličitého sú rastliny. Normálne biocenóza absorbuje približne rovnaké množstvo oxidu uhličitého, aké vyprodukuje (vrátane rozkladu biomasy).

Vplyv oxidu uhličitého na intenzitu skleníkového efektu.

O uhlíkovom cykle a úlohe svetových oceánov ako obrovskej zásobárne oxidu uhličitého sa ešte musíme veľa naučiť. Ako už bolo spomenuté vyššie, každý rok ľudstvo pridá 7 miliárd ton uhlíka vo forme CO 2 k existujúcim 750 miliardám ton. Ale len asi polovica našich emisií - 3 miliardy ton - zostáva vo vzduchu. Dá sa to vysvetliť skutočnosťou, že väčšinu CO 2 využívajú suchozemské a morské rastliny, pochované v morských sedimentoch, absorbované morskou vodou alebo inak absorbované. Z tejto veľkej časti CO 2 (asi 4 miliardy ton) oceán každoročne absorbuje asi dve miliardy ton atmosférického oxidu uhličitého.

To všetko zvyšuje počet nezodpovedaných otázok: Ako presne interaguje morská voda s atmosférickým vzduchom a absorbuje CO 2? O koľko viac uhlíka môžu moria absorbovať a aká úroveň globálneho otepľovania môže ovplyvniť ich kapacitu? Aká je schopnosť oceánov absorbovať a uchovávať teplo zachytené zmenou klímy?

Pri vytváraní klimatického modelu nie je ľahké vziať do úvahy úlohu oblakov a suspendovaných častíc vo vzdušných prúdoch nazývaných aerosóly. Mraky zatieňujú zemský povrch, čo vedie k ochladzovaniu, no v závislosti od svojej výšky, hustoty a iných podmienok dokážu zachytávať aj teplo odrazené od zemského povrchu, čím zvyšujú intenzitu skleníkového efektu. Zaujímavý je aj účinok aerosólov. Niektoré z nich upravujú vodnú paru a kondenzujú ju na malé kvapôčky, ktoré tvoria oblaky. Tieto oblaky sú veľmi husté a na niekoľko týždňov zakrývajú zemský povrch. To znamená, že blokujú slnečné svetlo, kým neklesnú so zrážkami.

Kombinovaný efekt môže byť obrovský: erupcia Mount Pinatuba na Filipínach v roku 1991 uvoľnila do stratosféry obrovské množstvo síranov, čo spôsobilo celosvetový pokles teploty, ktorý trval dva roky.

Naše vlastné znečistenie, spôsobené najmä spaľovaním uhlia a olejov s obsahom síry, teda môže dočasne kompenzovať účinky globálneho otepľovania. Odborníci odhadujú, že aerosóly znížili počas 20. storočia množstvo otepľovania o 20 %. Vo všeobecnosti teploty od 40. rokov minulého storočia stúpali, no od roku 1970 klesali. Aerosólový efekt môže pomôcť vysvetliť anomálne chladenie v polovici minulého storočia.

V roku 2006 emisie oxidu uhličitého do atmosféry dosiahli 24 miliárd ton. Veľmi aktívna skupina výskumníkov argumentuje proti myšlienke, že ľudská činnosť je jednou z príčin globálneho otepľovania. Podľa jej názoru sú hlavné prirodzené procesy klimatických zmien a zvýšená slnečná aktivita. Ale podľa Klausa Hasselmanna, vedúceho nemeckého klimatologického centra v Hamburgu, len 5 % možno vysvetliť prirodzenými príčinami a zvyšných 95 % je ľudský faktor spôsobený ľudskou činnosťou.

Niektorí vedci tiež nespájajú nárast CO 2 so zvýšením teploty. Skeptici tvrdia, že ak majú byť rastúce teploty obviňované zo zvyšujúcich sa emisií CO 2, potom teploty museli rásť počas povojnového ekonomického rozmachu, keď sa v obrovských množstvách spaľovali fosílne palivá. Jerry Mallman, riaditeľ Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, však vypočítal, že zvýšené používanie uhlia a olejov rapídne zvýšilo obsah síry v atmosfére, čo spôsobilo ochladenie. Po roku 1970 tepelný efekt dlhých životných cyklov CO 2 a metánu potlačil rýchlo sa rozkladajúce aerosóly, čo spôsobilo zvýšenie teploty. Môžeme teda konštatovať, že vplyv oxidu uhličitého na intenzitu skleníkového efektu je obrovský a nepopierateľný.

Zvyšujúci sa skleníkový efekt však nemusí byť katastrofálny. Vysoké teploty môžu byť skutočne vítané tam, kde sú pomerne zriedkavé. Od roku 1900 bolo najväčšie otepľovanie pozorované od 40 do 70 0 severnej zemepisnej šírky, vrátane Ruska, Európy a severnej časti Spojených štátov, kde začali priemyselné emisie skleníkových plynov najskôr. Väčšina otepľovania sa vyskytuje v noci, predovšetkým kvôli zväčšenej oblačnosti, ktorá zachytáva odchádzajúce teplo. Tým sa o týždeň predĺžila sejbová sezóna.

Okrem toho môže byť skleníkový efekt pre niektorých farmárov dobrou správou. Vysoké koncentrácie CO 2 môžu mať pozitívny vplyv na rastliny, pretože rastliny využívajú oxid uhličitý počas fotosyntézy, čím ho premieňajú na živé tkanivo. Preto viac rastlín znamená väčšiu absorpciu CO 2 z atmosféry, čím sa spomaľuje globálne otepľovanie.

Tento jav skúmali americkí špecialisti. Rozhodli sa vytvoriť model sveta s dvojnásobným množstvom CO 2 vo vzduchu. Využili na to štrnásťročný borovicový les v severnej Kalifornii. Plyn bol čerpaný potrubím inštalovaným medzi stromami. Fotosyntéza sa zvýšila o 50-60%. Ale účinok sa čoskoro stal opačným. Dusiace sa stromy nezvládli také množstvo oxidu uhličitého. Výhoda v procese fotosyntézy sa stratila. Toto je ďalší príklad toho, ako ľudská manipulácia vedie k neočakávaným výsledkom.

Ale tieto malé pozitívne aspekty skleníkového efektu nemožno porovnávať s tými negatívnymi. Vezmime si napríklad experiment s borovicovým lesom, kde sa objem CO 2 zdvojnásobil a do konca tohto storočia sa podľa predpovedí zvýši koncentrácia CO 2 štvornásobne. Možno si predstaviť, aké katastrofálne následky to môže mať pre rastliny. A to zase zvýši objem CO2, pretože čím menej rastlín, tým väčšia koncentrácia CO2.

Dôsledky skleníkového efektu

klíma plynov so skleníkovým efektom

So stúpajúcimi teplotami sa bude zvyšovať odparovanie vody z oceánov, jazier, riek atď. Keďže teplejší vzduch pojme viac vodnej pary, vytvára to silný spätný efekt: čím je teplejší, tým vyšší je obsah vodnej pary vo vzduchu, čo zase zvyšuje skleníkový efekt.

Ľudská činnosť má malý vplyv na množstvo vodnej pary v atmosfére. Ale vypúšťame iné skleníkové plyny, čím je skleníkový efekt čoraz intenzívnejší. Vedci sa domnievajú, že zvyšujúce sa emisie CO 2, väčšinou zo spaľovania fosílnych palív, vysvetľujú najmenej asi 60 % otepľovania Zeme od roku 1850. Koncentrácia oxidu uhličitého v atmosfére sa zvyšuje približne o 0,3 % ročne av súčasnosti je približne o 30 % vyššia ako pred priemyselnou revolúciou. Ak to vyjadríme v absolútnych číslach, tak každý rok ľudstvo pridá približne 7 miliárd ton. Napriek tomu, že ide o malú časť v pomere k celkovému množstvu oxidu uhličitého v atmosfére – 750 miliárd ton, a ešte menšiu v porovnaní s množstvom CO 2 obsiahnutým vo svetovom oceáne – približne 35 biliónov ton, zostáva veľmi významný. Dôvod: prírodné procesy sú v rovnováhe, do atmosféry sa dostáva taký objem CO 2, ktorý sa odtiaľ odoberá. A ľudská činnosť len pridáva CO2.

Skleníkové plyny sú plyny, ktoré zachytávajú infračervené lúče, ktoré ohrievajú zemský povrch a atmosféru. Najdôležitejšími skleníkovými plynmi sú vodná para, oxid uhličitý, metán, oxidy dusíka, ozón a freóny. Skleníkové plyny môžu byť prírodného (prírodného) alebo antropogénneho pôvodu. V súlade s tým by sa malo rozlišovať medzi prirodzeným skleníkovým efektom a príspevkom k skleníkovému efektu v dôsledku plynov uvoľnených do atmosféry v dôsledku ľudskej činnosti. Oxid uhličitý (CO2) je hlavným antropogénnym skleníkovým plynom. Asi 80 % oxidu uhličitého pochádza zo spaľovania fosílnych palív, zvyšok pochádza z odlesňovania, predovšetkým tropických pralesov. Oxid dusnatý (N20) vzniká spaľovaním fosílnych palív, biomasy a používaním hnojív.[...]

SKLENÍKOVÝ EFEKT (SKLENÍKOVÝ EFEKT) - otepľovanie klímy Zeme v dôsledku zvýšenia obsahu prachu, oxidu uhličitého, metánu a zlúčenín fluórchlóruhľovodíkov technického pôvodu v prízemnej vrstve (spaľovanie palív, priemyselné emisie atď.). ), ktoré zabraňujú dlhovlnnému tepelnému žiareniu z povrchu Zeme. Zmes prachu a plynov pôsobí nad skleníkom ako plastová fólia: dobre prepúšťa slnečné svetlo na povrch pôdy, no zadržiava teplo odvádzané pôdou – v dôsledku toho sa pod fóliou vytvára teplá mikroklíma.[... ]

Skleníkový efekt je nasledujúci; Oxid uhličitý podporuje prenikanie krátkovlnného žiarenia zo Slnka na Zem a dlhovlnné tepelné žiarenie Zeme sa oneskoruje. V dôsledku toho dochádza k dlhodobému zahrievaniu atmosféry.[...]

Skleníkový efekt je ohrievanie povrchovej vrstvy atmosféry spôsobené pohlcovaním dlhovlnného (tepelného) žiarenia zo zemského povrchu. Hlavným dôvodom tohto procesu je obohatenie atmosféry plynmi, ktoré absorbujú tepelné žiarenie. Najdôležitejšiu úlohu tu zohráva zvyšovanie obsahu oxidu uhličitého (CO2) v atmosfére.[...]

Skleníkový efekt je pokles tepelného žiarenia Zeme v dôsledku zvýšenia obsahu oxidu uhličitého v jej atmosfére. Oxid uhličitý voľne prepúšťa krátkovlnné slnečné žiarenie, ale blokuje tepelné lúče prichádzajúce z ohriateho zemského povrchu. Zvýšenie koncentrácie oxidu uhličitého vedie k narušeniu energetickej bilancie planéty a jej prehrievaniu.[...]

Skleníkový efekt sa chápe ako možné zvýšenie globálnej teploty planéty v dôsledku zmien tepelnej bilancie spôsobených postupným hromadením skleníkových plynov v atmosfére [...].

Podstata skleníkového efektu je nasledovná. Slnečné lúče prenikajú cez zemskú atmosféru na zemský povrch. Akumulácia oxidu uhličitého, oxidov dusíka, metánu, vodnej pary a fluórchlórovaných uhľovodíkov (freónov) v atmosfére však vedie k tomu, že tepelné dlhovlnné žiarenie Zeme je absorbované atmosférou. To vedie k akumulácii prebytočného tepla v povrchovej vrstve vzduchu, teda k narušeniu tepelnej rovnováhy planéty. Tento efekt je podobný tomu, ktorý pozorujeme v skleníkoch pokrytých sklom alebo fóliou. V dôsledku toho sa môže zvýšiť teplota vzduchu pri zemskom povrchu.[...]

Hlavným skleníkovým plynom je oxid uhličitý (tabuľka 7.5). Jeho podiel na skleníkovom efekte sa podľa rôznych zdrojov pohybuje od 50 do 65 %. Medzi ďalšie skleníkové plyny patrí metán (asi 20 %), oxidy dusíka (asi 5 %), ozón, CFC (chlórfluórované uhľovodíky) a iné plyny (asi 10-25 % skleníkového efektu). Celkovo je známych asi 30 skleníkových plynov, ich otepľovací účinok závisí nielen od množstva v atmosfére, ale aj od relatívnej aktivity na molekulu. Ak sa podľa tohto ukazovateľa CO2 berie ako jeden, potom sa pre metán bude rovnať 25, pre oxidy dusíka - 165 a pre freón - 11 000. [...]

SKLENÍKOVÝ EFEKT. Pozri skleníkový efekt (atmosféra).[...]

Hlavnú časť skleníkového efektu určuje vodná para nachádzajúca sa v atmosfére a v nej nerovnomerne rozložená, čiastočne kondenzovaná v oblakoch. Asi 10 % skleníkového efektu zabezpečuje oxid uhličitý rovnomerne rozptýlený v atmosfére, ktorého obsah je 16-krát menší ako obsah vodnej pary. Zvyšné plyny v atmosfére (medzi ktorými je hlavný metán, ktorý má koncentráciu takmer o dva rády nižšiu ako koncentrácia oxidu uhličitého) určujú menej ako 1 % skleníkového efektu.

Pojem „skleníkový efekt“ sa vzťahuje na špecifický jav. Slnečné žiarenie dopadajúce na Zem je čiastočne absorbované povrchom pevniny a oceánu a 30% z neho sa odráža do vesmíru. „Čistá“ atmosféra je priepustná pre infračervené žiarenie a atmosféra obsahujúca výpary trojatómových (skleníkových) plynov (voda, oxid uhličitý, oxidy síry atď.) pohlcuje infračervené lúče a spôsobuje ohrievanie vzduchu. Preto skleníkové plyny plnia funkciu povlaku skla v bežných záhradných skleníkoch.[...]

Ozón (Oz) je dôležitý skleníkový plyn nachádzajúci sa v stratosfére aj troposfére. Ovplyvňuje krátkovlnné aj dlhovlnné žiarenie, a preto konečný smer a veľkosť jeho príspevku k radiačnej bilancii silne závisí od vertikálneho rozloženia obsahu ozónu, najmä na úrovni tropopauzy, kde zatiaľ chýbajú spoľahlivé pozorovania. Stanovenie podielu ozónu na skleníkovom efekte je preto v porovnaní s dobre premiešanými plynmi ťažšie. Odhady naznačujú pozitívny výsledok (približne +0,4 watt/m).[...]

Toto spomalenie energetickej expanzie bolo úplným prekvapením pre analytikov, ktorí prehliadli mimoriadne dôležitý fakt: za posledných 25 rokov všetky vyspelé krajiny sveta prestali zvyšovať spotrebu všetkých druhov palív na hlavu dohromady. To nepochybne ovplyvnilo dynamiku globálnej spotreby energie, ktorá má jasnú tendenciu stabilizovať sa na úrovni 2,5 t.e. za rok na osobu. Podľa nášho názoru je to spôsobené doznievajúcim trendom demografickej explózie, ktorá začala v roku 1988 (v tom istom roku bola maximálna spotreba energie na obyvateľa).[...]

Ďalším plynom, ktorý vytvára na planéte skleníkový efekt, je metán. Zvýšenie jeho koncentrácie vo vzduchu je potvrdené experimentálne analýzou bublín plynu v polárnom ľade (obr. 9.4, b). Hlavným prirodzeným dôvodom vzniku metánu je činnosť špeciálnych baktérií, ktoré rozkladajú sacharidy v anaeróbnych podmienkach (bez prístupu kyslíka). Vyskytuje sa predovšetkým v močiaroch a v tráviacom trakte zvierat. Metán sa vyrába na hromadách kompostu, na skládkach, na ryžových poliach (všade, kde voda a špina chránia rastlinné zvyšky pred vzduchom) a pri ťažbe fosílnych palív.[...]

Najvýznamnejšími prírodnými skleníkovými plynmi sú vodná para, ktorá je vo veľkom množstve obsiahnutá v atmosfére, ako aj oxid uhličitý, ktorý sa do atmosféry dostáva prirodzene aj umelo a je hlavnou zložkou spôsobujúcou skleníkový efekt antropogénneho pôvodu. Je známe, že pri absencii oxidu uhličitého v atmosfére by teplota zemského povrchu bola približne o 3,3 stupňa nižšia ako v súčasnosti, čo by vytváralo mimoriadne nepriaznivé podmienky pre život živočíchov a rastlín.[...]

Nikto dnes nespochybňuje, že „skleníkový efekt“ sa zvyšuje. Predpovede týkajúce sa vplyvu otepľovania na ekologický systém planéty však nie sú jednoznačné.[...]

Pre pochopenie podstaty a mechanizmu skleníkového efektu je tiež dôležité vedieť, že príspevok tej istej zložky k celkovému toku žiarenia silne závisí od jeho distribúcie v atmosfére. Ilustrujme si to na príklade troch hlavných „skleníkových“ plynov – vodnej pary, ozónu a CO2 Z obr. 3.1 je zrejmé, že absorpčný pás molekuly oxidu uhličitého so stredom 15 μm sa do značnej miery prekrýva pásmi vodnej pary by sme mohli konštatovať, že úloha CO2 pri absorpcii žiarenia nie je taká veľká, ak sa však obrátime na obr. 3.3, ktorý ukazuje vertikálne profily H, 0 a 03 získané počas reálnych pozorovaní v r. januára 1972 uvidíme, aký veľký je koncentračný gradient vodnej pary. Naopak, oxid uhličitý je celkom rovnomerne premiešaný vo vrstve vzduchu od cca 1 do 70 km, preto je hlavným absorbérom stúpajúce tepelné žiarenie podkladového povrchu môže byť CO2 a tento záver podporujú výsledky výpočtu uvedené v tabuľke 3.2.

Vronskij V.A. Ekologické dôsledky skleníkového efektu // Biológia v škole. - 1993. - č. 3. - S. 15-17.[...]

Na rozdiel od globálneho vplyvu skleníkových plynov je účinok atmosférických aerosólov lokálny. Geografická distribúcia sulfátových aerosólov vo vzduchu sa do značnej miery zhoduje s priemyselnými oblasťami sveta. Práve tam môže lokálny chladiaci efekt aerosólov výrazne znížiť a dokonca prakticky eliminovať globálny skleníkový efekt.[...]

Metán je druhým najrozšírenejším skleníkovým plynom a v súčasnosti sa odhaduje na 20 – 25 %. Podiel oxidu uhličitého na skleníkovom efekte je 43%, freónu - 14%, oxidu dusného - 5%, ostatných plynov (fluorochlorid, troposférický ozón, atď.) - 13%.

Je potrebné mať na pamäti, že presnosť odhadov skleníkového efektu ako celku a jeho zložiek stále nie je absolútna. Nie je napríklad jasné, ako možno presne vziať do úvahy skleníkovú úlohu vodnej pary, ktorá sa pri objavení sa oblakov stáva silným faktorom pri zvyšovaní albeda Zeme. Stratosférický ozón nie je ani tak skleníkový plyn, ako skôr anti-skleníkový plyn, pretože odráža približne 3 % prichádzajúceho slnečného žiarenia. Prach a iné aerosóly, najmä zlúčeniny síry, znižujú zahrievanie zemského povrchu a spodnej atmosféry, hoci pre tepelnú bilanciu púštnych oblastí zohrávajú opačnú úlohu.[...]

Treba poznamenať, že na jav, ktorý sa dnes nazýva skleníkový efekt plynných atmosférických nečistôt, prvýkrát poukázal v roku 1824 francúzsky vedec J. Fourier a v roku 1861 anglický fyzik J. Tyndall zistil, že podobne ako vodná para, molekuly CO2 clonia infračervené žiarenie. žiarenia. Táto geofyzikálna vlastnosť oxidu uhličitého však nie je jeho jedinou globálnou pákou vplyvu na biosféru. Ďalšie porovnateľné vlastnosti CO2, ako sú hnojenie a účinky proti transpirácii, sú popísané v kapitole „Živá hmota“. Vráťme sa k hlavnej téme.[...]

V súčasnosti je asi 10 % územia pokrytých ľadom. Aproximácia skleníkového efektu závisí od množstva emisií oxidu uhličitého.[...]

Niektoré plyny v atmosfére, vrátane vodnej pary, majú skleníkový efekt, teda schopnosť prepúšťať slnečné žiarenie vo väčšej miere na zemský povrch v porovnaní s tepelným žiarením, ktoré vyžaruje Zem ohriata Slnkom. V dôsledku toho je teplota zemského povrchu a prízemnej vrstvy vzduchu vyššia, ako by bola pri absencii skleníkového efektu. Skleníkový efekt je jedným z mechanizmov podpory života na Zemi.[...]

Kombinácia prvých dvoch faktorov sa nazýva „relatívny skleníkový potenciál“ a vyjadruje sa v jednotkách potenciálu CO2. Je vhodným indikátorom aktuálneho stavu skleníkového efektu a používa sa pri medzinárodných diplomatických rokovaniach. Relatívna úloha každého skleníkového plynu je veľmi citlivá na zmeny každého faktora a na ich vzájomnú závislosť, a preto je určená veľmi približne.[...]

Základom konštrukcie podporovateľov skleníkového efektu je monitoring klímy. Často sa spomína počet oteplení za 100 rokov o 0,5-0,6 stupňa Celzia. Vyššie citované správy o klíme však jasne uvádzajú, že „všetky typy údajov používaných na štúdium zmeny klímy a variability trpia problémami s kvalitou a nedostatočnosťou“. Ďalším alarmujúcim faktom je, že od začiatku satelitných pozorovaní (koniec 70. rokov minulého storočia) neboli globálne zmeny troposférickej teploty takmer pozorované. Podľa údajov satelitov a rádiosond zostala v tomto období globálna teplota v dolnej a strednej troposfére takmer nezmenená: jej nárast bol len 0,05 stupňa Celzia za desaťročie, čo je polovica chyby tohto odhadu (± 0,1 stupňa za 10 rokov). V hornej troposfére sa od začiatku 60. rokov minulého storočia nepozorovali vôbec žiadne štatisticky významné globálne teplotné trendy.[...]

Všimnime si aj nasledujúcu dôležitú okolnosť: skleníkový efekt antropogénneho pôvodu je v zásade sotva možné spoľahlivo zaznamenať pri malom počte pozorovaní, keďže množstvo tepla potrebného na zahriatie atmosféry povedzme o 1 stupeň, je o tri rády menšie ako množstvo tepla strateného do kozmického priestoru v dôsledku žiarenia z horných vrstiev atmosféry.[...]

Len pred dvoma alebo tromi desaťročiami vedeli o globálnom otepľovaní v dôsledku skleníkového efektu iba vedci z oblasti životného prostredia. Dnes sa to stalo problémom, ktorý sa týka ľudstva.[...]

Oxid uhličitý alebo oxid uhličitý (CO2) sa v porovnaní s inými skleníkovými plynmi líši relatívne nízkym potenciálom skleníkového efektu, ale pomerne značnou dobou existencie v atmosfére - 50-200 rokov a relatívne vysokou koncentráciou . Podiel oxidu uhličitého na skleníkovom efekte je v súčasnosti asi 64 %, ale táto relatívna hodnota je nestabilná, pretože závisí od meniacej sa úlohy ostatných skleníkových plynov.

Obsah oxidu uhličitého a metánu v atmosfére rýchlo rastie. Tieto plyny spôsobujú „skleníkový efekt“ (obr. 13.4).[...]

Podľa ruských, francúzskych a amerických výskumníkov je hladina plynov, ktoré vytvárajú skleníkový efekt v zemskej atmosfére, v súčasnosti najvyššia za posledných 420-tisíc rokov. Výskum sa uskutočnil na ruskej antarktickej základni „Vostok“, kde vŕtaním v ľade výskumníci dosiahli rekordnú hĺbku 3620 m, čo zodpovedá vrstve vytvorenej pred 420-tisíc rokmi. Vzduchové bubliny obsiahnuté v ľade sa stali akýmsi archívom stavu atmosféry. V období globálneho otepľovania sa zvyšovala hladina plynov spôsobujúcich skleníkový efekt (oxid uhličitý, metán a pod.) a pri ochladzovaní klesala.[...]

A ohrozuje nás nielen nedostatok energie, ale aj tepelná smrť z prebytočného tepla vznikajúceho pri jeho príjme (tzv. „skleníkový efekt“)[...]

Avšak asi pred 3 miliardami rokov začalo množstvo atmosférického oxidu uhličitého klesať v dôsledku jeho viazania v uhličitanových horninách. Skleníkový efekt sa o 2,8 miliardy rokov zmenšil natoľko, že nastalo zaľadnenie kontinentu. Išlo o prvý (?) ľadovec v histórii Zeme. Priemerná globálna teplota podľa V.A Zubakova v tom čase nepresiahla 4-10°C. Následne sa zvýšila svietivosť Slnka a začal sa znižovať skleníkový efekt radiačne aktívnych plynov a plynných látok v atmosfére, tento proces však prebiehal nárazovo.[...]

Prístrojovo overená akumulácia v atmosfére oxidu uhličitého o 0,4 % v plyne, metánu o 1 % a oxidu dusíka L/0 o 0,2 %. čo spôsobuje „skleníkový efekt“. Spočíva v tom, že tieto plyny vstupujúce do atmosféry bránia prenosu tepla z povrchu Zeme a pôsobia ako komín alebo film v skleníku [...].

Cieľom Rámcového dohovoru Organizácie Spojených národov o zmene klímy je stabilizovať koncentrácie skleníkových plynov v atmosfére na úrovniach, ktoré by spôsobili nebezpečnú nerovnováhu v globálnom klimatickom systéme. To si bude vyžadovať zníženie emisií plynov, ako je oxid uhličitý, ktorý je vedľajším produktom využívania palív na výrobu energie.[...]

Chlórfluórované uhľovodíky (CFC) sú látky syntetizované ľuďmi, ktoré obsahujú chlór, fluór a bróm. Majú veľmi silný relatívny skleníkový potenciál a významnú atmosferickú životnosť. Ich celkový podiel na skleníkovom efekte bol v polovici 90. rokov približne 7 %. Produkcia chlórfluórovaných uhľovodíkov vo svete je v súčasnosti kontrolovaná medzinárodnými dohodami o ochrane ozónovej vrstvy, ktoré obsahujú ustanovenie o postupnom znižovaní produkcie týchto látok s ich nahradením látkami menej poškodzujúcimi ozónovú vrstvu s následným jej úplným zastavením. . V dôsledku toho sa koncentrácia freónov v atmosfére začala znižovať.[...]

Vyššie bolo uvedené, aké negatívne dôsledky môže mať intenzívny nárast obsahu oxidu uhličitého v atmosfére v dôsledku skleníkového efektu (otepľovanie klímy, topenie ľadovcov, zvyšovanie hladiny morí atď.). Okrem toho zvýšenie koncentrácie oxidu uhličitého zvyšuje rozklad stavebných materiálov - vápenec, dolomit, betón, kameň. Niektoré staroveké pamiatky, ktoré prežili tisíce rokov, nemôžu prežiť chorobu spôsobenú znečistením životného prostredia. Deštruktívne na ne pôsobí tá istá kyselina dusičná, ktorá vzniká vzájomným pôsobením oxidov dusíka a vody.

Úloha atmosféry v živote je veľká: udržiavanie dýchacích procesov (kyslík), transport plynných látok - základ života rastlinných organizmov a regulácia teploty na zemi (“skleníkový efekt”).[...]

V roku 1896 publikoval S. Arrhenius (1859-1927) zásadnú prácu, v ktorej kvantifikoval vplyv zmien koncentrácie CO2 v atmosfére na teplotu zemského povrchu. Pri výpočte skleníkového efektu zohľadnil vplyv dôležitej pozitívnej spätnej väzby medzi stúpajúcimi teplotami a zvyšujúcim sa obsahom vodnej pary vo vzduchu, čo by malo viesť aj k otepľovaniu klímy.[...]

Do polovice 21. storočia (2050) možno očakávať, že sa koncentrácie CO2 v zemskej atmosfére zdvojnásobia v porovnaní s obdobím pred industrializáciou (približne 1850). Pri spaľovaní fosílnych palív teda nepochybne hrozí antropogénny skleníkový efekt.[...]

Klímu možno charakterizovať nejakou priemernou globálnou teplotou povrchovej vrstvy atmosféry a hladinou svetového oceánu. V súčasnosti sa nárast týchto parametrov interpretuje ako globálne otepľovanie spôsobené antropogénnym skleníkovým efektom (v dôsledku emisií oxidu uhličitého v dôsledku spaľovania palív obsahujúcich uhlík). Ak je však tepelná a vodná bilancia planéty nestabilná, potom sa predpoklady o stálosti globálnej teploty a hladiny mora ukážu ako nesprávne a tieto veličiny sú vždy v nestacionárnom stave a menia sa komplexne. [...]

Globálna úroveň manažmentu environmentálnej bezpečnosti zahŕňa predpovedanie a monitorovanie procesov v stave biosféry ako celku a jej jednotlivých sfér. V druhej polovici 20. stor. Tieto procesy sa prejavujú v globálnej zmene klímy, vzniku „skleníkového efektu“, zničení ozónovej clony, dezertifikácii planéty a znečistení svetového oceánu. Podstatou globálnej kontroly a riadenia je zachovanie a obnova prirodzeného mechanizmu reprodukcie podmienok prostredia biosférou, ktorý je riadený súhrnom živých organizmov tvoriacich biosféru.[...]

Obrovská sila, ktorú vyvinula biota Zeme, však skrýva v sebe skryté nebezpečenstvo rýchleho zničenia životného prostredia. Ak sa naruší celistvosť bioty, životné prostredie môže byť v priebehu desaťročí úplne zdeformované. Je známe, že koncentrácia oxidu uhličitého (CO2) v atmosfére sa rýchlo zvyšuje, čo zvyšuje skleníkový efekt a môže viesť k zvýšeniu povrchovej teploty (globálne otepľovanie). Tento proces sa dlho spájal len so spaľovaním fosílnych palív. Globálna analýza využívania pôdy však ukazuje, že vo veľkých oblastiach kontinentálnej biosféry sa množstvo organického uhlíka nezvyšuje, ale znižuje, a miera uvoľňovania uhlíka z kontinentálnej bioty a pôdnych organických zásob je rádovo rovnaká ako rýchlosť uvoľňovania fosílneho uhlíka pri spaľovaní uhlia, ropy a plynu. V dôsledku toho moderná biota porušuje Le Chatelierov princíp. Od začiatku tohto storočia prestala biota pôdy absorbovať prebytočný oxid uhličitý z atmosféry. Namiesto toho začala uvoľňovať uhlík do atmosféry, čím sa priemyselné znečistenie skôr zvýšilo ako znížilo. To znamená, že štruktúra prirodzenej suchozemskej bioty bola narušená v globálnom meradle.[...]

Pozrime sa, prečo táto železná teória nie je vhodná pre záhradné domčeky. Takže ste vytvorili základ z betónových blokov a zasadili ho pod vypočítanú hĺbku zamrznutia pôdy. Napríklad v moskovskom regióne je takáto hĺbka 1,5 m, stačí však 1,4, dokonca aj 1,3 m: už mnoho rokov sú zimy v moskovskom regióne a možno všade oveľa teplejšie ako v tých dňoch. bola stanovená konštrukčná hĺbka. Ďalej vraj bude ešte teplejšie kvôli skleníkovému efektu z vysokého obsahu CO2 v atmosfére.[...]

Na zachovanie ozónovej vrstvy Zeme sa prijímajú opatrenia na zníženie emisií freónov a ich nahradenie látkami šetrnými k životnému prostrediu. V súčasnosti je pre zachovanie pozemskej civilizácie nevyhnutné vyriešiť problém zachovania ozónovej clony a ničenia ozónových dier. Konferencia OSN o životnom prostredí a rozvoji v Rio de Janeiro dospela k záveru, že našu atmosféru čoraz viac ovplyvňujú skleníkové plyny, ktoré ohrozujú zmenu klímy, ako aj chemikálie, ktoré poškodzujú ozónovú vrstvu.[ ...]

Ak sa neprijmú opatrenia, akumulácia CO2 povedie k akumulácii tepla v spodných vrstvách troposféry (keďže CO2 neprenáša tepelné lúče vyžarované Zemou). Spolu s kolosálnym (až 3x14 MJ za rok) uvoľňovaním energie zo zdrojov tepla to môže viesť k zahrievaniu atmosféry, topeniu ľadu, zvýšenej vlhkosti, izolácii od Slnka, ochladzovaniu atď. nie je vylúčená povodeň nasledovaná dobou ľadovou. Tento mechanizmus, často nazývaný hypotéza „skleníkového efektu“, je potvrdený viacparametrovými počítačovými výpočtami. Vedci sa domnievajú, že tento proces sa už začal: rok 1987 je najteplejší z hľadiska priemernej globálnej teploty, zima 1989 je najteplejšia, 80. roky. - najteplejšie desaťročie. Globálne oteplenie len o 2-3 stupne by mohlo mať dramatické následky.[...]

V dôsledku rýchlej technogénnej činnosti, bezmyšlienkového prístupu k životnému prostrediu, nekontrolovaného vedeckého a technologického pokroku, zvýšeného tlaku na prírodu, dravého využívania prírodných zdrojov Zeme sú jasne viditeľné vznikajúce globálne environmentálne problémy, zložky všeobecnej environmentálnej krízy: znečistenie atmosféry, geodrosféry, litosféry so škodlivým technogénnym odpadom; klimatická zmena, predovšetkým jej otepľovanie v dôsledku „skleníkového efektu“ s následnou možnosťou zaplavenia veľkých obývaných oblastí; zničenie ozónovej vrstvy v atmosfére a vznik nebezpečenstva vystavenia krátkovlnnému ultrafialovému (UV) žiareniu, ktoré je deštruktívne pre všetok život na Zemi; vyčerpanie materiálnych a prírodných zdrojov; ničenie lesov, vytváranie púští; vyčerpanie biologických druhov flóry a fauny; rast populácie planéty a poskytovanie potravín, bývania a oblečenia; šírenie vírusového výskytu medzi regiónmi; porušenie genetickej integrity krajiny; estetické a etické aspekty zhoršovania životného prostredia; rozpor medzi regeneračnými schopnosťami prírody a technogénnym vplyvom atď.[...]

Tepelná rovnováha nastáva, keď sa teploty telies podieľajúcich sa na výmene tepla stanú rovnakými, t.j. každý z nich začne rozdávať toľko energie, koľko dostáva od iných tiel. Preto napríklad v zime, keď povrch Zeme vyžaruje do vesmíru viac energie, ako dostáva od Slnka, jej teplota začína klesať. V lete nastáva opačný jav. To vysvetľuje aj fakt, že v bezoblačnej noci teplota klesá viac ako v zamračenej noci. V druhom prípade sa časť žiarenia Zeme odráža mrakmi na jej povrch. Menšia oblačnosť má na svedomí aj pomerne prudký nočný pokles teploty v horských oblastiach v porovnaní s rovinatými. Prítomnosť nečistôt v atmosfére plynov antropogénneho pôvodu s molekulárnou veľkosťou väčšou ako veľkosť ich hlavných zložiek (dusík, kyslík) (CC>2, CH4, SO2 atď.) znižuje infračervené žiarenie do vonkajšieho priestoru. To môže prispieť k rozvoju „skleníkového“ efektu (oddiel 1.6.1).[...]

Povrchová vrstva troposféry je najviac zasiahnutá antropogénnym vplyvom, ktorého hlavným typom je chemické a tepelné znečistenie ovzdušia. Na teplotu vzduchu má najsilnejší vplyv urbanizácia územia. Teplotné rozdiely medzi urbanizovaným územím a okolitými nezastavanými oblasťami sú spojené s veľkosťou mesta, hustotou zástavby a synoptickými podmienkami. V každom malom i veľkom meste je stúpajúci trend teploty. Pre veľké mestá v miernom pásme je teplotný kontrast medzi mestom a predmestiami 1-3° C. V mestách sa albedo podkladového povrchu (pomer odrazeného žiarenia k celkovému žiareniu) znižuje v dôsledku vzhľadu budov, konštrukcií a umelých povrchov tu je slnečné žiarenie intenzívnejšie absorbované a akumulované konštrukciami budovy absorbujú teplo počas dňa s jeho uvoľňovaním do atmosféry vo večerných a nočných hodinách. Spotreba tepla na odparovanie je znížená, pretože plochy s otvoreným pôdnym krytom, ktoré zaberajú zelené plochy, sa zmenšujú a rýchle odstraňovanie zrážok systémami odvodňovania dažďovej vody neumožňuje vytváranie zásob vlhkosti v pôdach a povrchových vodách. Rozvoj miest vedie k vzniku zón stagnácie vzduchu, čo vedie k jeho prehrievaniu, mení sa aj transparentnosť vzduchu v meste v dôsledku zvýšeného obsahu nečistôt z priemyselných podnikov a dopravy. V meste sa znižuje celkové slnečné žiarenie, ako aj proti infračervenému žiareniu zemského povrchu, čo spolu s prestupom tepla budov vedie k vzniku lokálneho „skleníkového efektu“, teda „zakrytia“ mesta. s pokrývkou skleníkových plynov a aerosólových častíc. Vplyvom rozvoja miest sa množstvo zrážok mení. Hlavným faktorom je radikálne zníženie priepustnosti podložia pre sedimenty a vytvorenie sietí na odvádzanie povrchového odtoku z mesta. Veľký význam má obrovské množstvo spáleného uhľovodíkového paliva. Na území mesta v teplých časoch dochádza k poklesu hodnôt absolútnej vlhkosti a naopak v chladných časoch - v meste je vlhkosť vyššia ako mimo mesta.

Problém skleníkového efektu je aktuálny najmä v našom storočí, keď ničíme lesy, aby sme postavili ďalší priemyselný závod, a mnohí z nás si nevedia predstaviť život bez auta. My, ako pštrosy, strkáme hlavu do piesku a nevšímame si škody spôsobené našimi aktivitami. Medzitým sa skleníkový efekt zintenzívňuje a vedie ku globálnym katastrofám.

Fenomén skleníkového efektu existuje už od objavenia sa atmosféry, hoci nebol taký nápadný. Napriek tomu sa jeho štúdium začalo dávno pred aktívnym používaním automobilov a.

Stručná definícia

Skleníkový efekt je zvýšenie teploty spodnej atmosféry planéty v dôsledku akumulácie skleníkových plynov. Jeho mechanizmus je nasledovný: slnečné lúče prenikajú do atmosféry a ohrievajú povrch planéty.

Tepelné žiarenie, ktoré prichádza z povrchu, by sa malo vrátiť do vesmíru, no spodná atmosféra je príliš hustá na to, aby prenikla. Dôvodom sú skleníkové plyny. Tepelné lúče zostávajú v atmosfére a zvyšujú jej teplotu.

História výskumu skleníkového efektu

Ľudia prvýkrát začali hovoriť o tomto fenoméne v roku 1827. Potom sa objavil článok Jeana Baptistu Josepha Fouriera „Poznámka o teplotách zemegule a iných planét“, kde podrobne popísal svoje predstavy o mechanizme skleníkového efektu a dôvodoch jeho výskytu na Zemi. Fourier sa vo svojom výskume opieral nielen o vlastné experimenty, ale aj o úsudky M. De Saussura. Ten robil pokusy so sklenenou nádobou zvnútra začiernenou, uzavretou a umiestnenou na slnku. Teplota vo vnútri nádoby bola oveľa vyššia ako vonku. Vysvetľuje to nasledujúci faktor: tepelné žiarenie nemôže prechádzať zatmaveným sklom, čo znamená, že zostáva vo vnútri nádoby. Zároveň slnečné svetlo ľahko preniká cez steny, pretože vonkajšia strana nádoby zostáva priehľadná.

Niekoľko vzorcov

Celková energia slnečného žiarenia absorbovaná za jednotku času planétou s polomerom R a sférickým albedom A sa rovná:

E = πR2 ( E_0 nad R2) (1 – A),

kde E_0 je slnečná konštanta a r je vzdialenosť od Slnka.

V súlade so Stefan-Boltzmannovým zákonom je rovnovážne tepelné žiarenie L planéty s polomerom R, to znamená plocha vyžarujúceho povrchu, 4πR2:

L=4πR2σTE^4,

kde TE je efektívna teplota planéty.

Príčiny výskytu

Povaha javu sa vysvetľuje odlišnou priehľadnosťou atmosféry pre žiarenie z vesmíru a z povrchu planéty. Pre slnečné lúče je atmosféra planéty priehľadná ako sklo, a preto ňou ľahko prechádzajú. A pre tepelné žiarenie sú spodné vrstvy atmosféry „nepreniknuteľné“, príliš husté na prechod. Preto časť tepelného žiarenia zostáva v atmosfére a postupne klesá do jej najnižších vrstiev. Zároveň rastie množstvo skleníkových plynov zahusťujúcich atmosféru.

Už v škole nás učili, že hlavnou príčinou skleníkového efektu je ľudská činnosť. Evolúcia nás priviedla k priemyslu, spaľujeme tony uhlia, ropy a plynu a vyrábame palivo, čoho dôsledkom je uvoľňovanie skleníkových plynov a látok do atmosféry. Medzi nimi sú vodná para, metán, oxid uhličitý a oxid dusnatý. Je jasné, prečo sa tak volajú. Povrch planéty je ohrievaný slnečnými lúčmi, ale nevyhnutne „vracia“ časť tepla späť. Tepelné žiarenie, ktoré vychádza z povrchu Zeme, sa nazýva infračervené.