Лекция №4. Парниковый эффект

«Парниковый эффект»

Концепция «парникового эффекта» была разработана в конце 1970-х гг. Согласно данной теории в результате хозяйственной деятельности человека (сжигания топлива, лесных пожаров, распахивания почв и др.) образуются «парниковые» газы (СО₂ и др.), наличие которых в атмосфере в ближайшее время может привести к глобальному потеплению климата Земли.

Известно, что тепловой баланс Земли зависит от соотношения между поступающей к ней энергией Солнца и обратной отдачей тепла Землей в космическое пространство.

Задержке тепла в атмосфере Земли способствуют так называемые «парниковые» газы — СО₂, СО, метан (СН₄), NН₃, закись азота (N₂О), хлорфторуглеводороды (ХФУ) и др. (всего более 30). В связи с тем, что наибольшую концентрацию в атмосфере Земли имеет СО₂, основная роль в создании «парникового эффекта» (более 60%) принадлежит именно именно этому газу.

Молекулы «парниковых» газов играют в атмосфере Земли роль стеклянной крыши парника: они пропускают лучи Солнца к Земле, но задерживают обратный поток - длинноволновые тепловые лучи, испускаемые Землей в космическое пространство. Таким образом, «парниковые» газы формируют вокруг Земли слой теплого воздуха, без которого на ней не могла бы существовать жизнь: без этих газов средняя температура поверхности Земли составляла бы не +15 °С, как сейчас, а -18 °С.

Измерять концентрации «парниковых» газов в атмосфере начали с конца XIX в. Эти измерения, а также исследования пузырьков газа, извлеченных из проб льда (ледниковых кернов), взятых на полюсах, показали, что за последние 250 лет концентрация СО₂ в атмосфере возросла почти на 13% — с 0,028 до 0,036%. В настоящее время концентрация СО₂ растет на 0,3—0,5% в год. Одновременно с этим с конца XIX в. происходило некоторое потепление климата Земли: средняя температура околоземного пространства повысилась за это время на 0,3—0,6°С.

Анализ этих данных позволил выдвинуть в конце 1970-х гг. концепцию «парникового эффекта», в которой были просчитаны возможные последствия повышения концентрации в атмосфере Земли «парниковых газов».

В основе расчетов лежало положение, что концентрации «парниковых» газов в атмосфере повышаются прямо пропорционально их количествам, производимым человеком. Как выяснилось позже, это положение было ошибочным. Произведенные расчеты показали, что при сохранении темпов роста выбросов основных «парниковых» газов на имевшемся в то время уровне к 2020 г. они должны были дать суммарный эффект, равный удвоению концентрации СО₂ в атмосфере.

Расчеты показали, что повышение концентрации СО₂ в атмосфере в два раза привело бы к глобальному потеплению климата на 1,5—4,5°, а на Северном полюсе — на 6—8°. Следствием потепления явилось бы крупномасштабное таяние полярных льдов и вечной мерзлоты с затоплением огромных площадей суши, где проживает 3 млрд. человек. Таяние вечной мерзлоты способствовало бы высвобождению из почв метана, что усугубило бы последствия уже имеющегося потепления. Кроме того, таяние полярных льдов привело бы к большему поглощению лучей Солнца потемневшими участками суши, что также усилило бы потепление. Таким образом, запустились бы многочисленные цепные реакции с положительными обратными связями.

Необходимо отметить, что кроме СО₂ и окислов азота, образуемых при сжигании топлива, сведении лесов и распашке почв, деятельность человека ведет к повышению поступления в атмосферу и других «парниковых» газов (некоторых углеводородов, в том числе метана) на 1 - 1,5% в год (при эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, бензоколонок, автотран­спорта, животноводческих комплексов). Исключительно антропогенное происхождение имеют хлорфторуглеводороды (ХФУ).

Кроме поднятия уровня океана прогнозируемое потепление сместило бы имеющиеся границы климатических зон, усугубило засушливость некоторых районов, уменьшило площади лесов и имело бы другие неблагоприятные следствия.

Широкое распространение концепции «парникового эффекта» сопровождалось призывами к общественности и правительствам стран о необходимости сокращения выбросов СО₂ и других «парниковых» газов в атмосферу.

Однако как показали дальнейшие исследования, проблема изменения глобального климата Земли намного сложнее и многофакторнее. В механизмах теплового баланса Земли имеется еще много неясного. Было установлено следующее:

— в изменении климата Земли влияние человека не является главным, однозначным и однонаправленным;

— между количествами СО₂, производимыми человеком, и его реальной концентрацией в атмосфере нет прямо пропорциональной зависимости: реальные концентрации СО₂ в атмосфере оказались в два раза ниже, чем ожидали сторонники теории «парникового эффекта».

Известно, что общее количество тепла, получаемого Землей от Солнца, зависит от многих факторов: активности Солнца, прозрачности атмосферы (содержания в ней частиц пыли и паров воды), отражающей способности (альбедо) земной поверхности, степени концентрации «парниковых газов» и других причин. Все эти факторы постоянно изменяются и, как и другие параметры биосферы, взаимодействуют друг с другом: изменение одного фактора ведет к изменению других. Так, в отношении активности Солнца установлены 11-, 100-, 200- и 400-летние циклы. Установлено влияние этих циклов на глобальный климат Земли.

Если согласно концепции «парникового эффекта» повышение концентрации СО₂ в атмосфере происходит, главным образом, за счет сжигания человеком топлива и лесов, то неизбежным оказывается совместное поступление с СО₂ в атмосферу огромных количеств пылевых частиц — сажи и золы. Они должны дать обратный эффект: задерживать проникновение лучей Солнца к Земле. Кроме того, при повышении температуры воздуха неизбежно растет испарение воды, пары которой также задерживают лучи Солнца. При этом возможно, что эффекты паров воды и пыли полностью компенсируют и даже превзойдут задержку тепла Земли «парниковыми газами».

При расчете количеств СО₂ в атмосфере необходимо учитывать огромную буферную емкость Мирового океана и растительности, поглощающей его избытки посредством фотосинтеза. Таким образом, большая часть выделяемого СО₂ депонируется в естественных резервуарах биосферы.

В результате действия всех этих буферных механизмов между объемами СО₂, вводимыми в атмосферу человеком, и его реальной концентрацией в ней имеется несоответствие: реальное повышение содержания СО₂ в атмосфере в 2 раза меньше его количеств, производимых человеком.

Таким образом на концентрацию в атмосфере СО₂ и глобальный климат Земли влияет множество факторов, оказывающих разнонаправленные эффекты и связанных между собой положительными и отрицательными обратными связями. Помимо перечисленных, имеются и другие биосферные процессы, определяющие глобальный климат Земли, в том числе еще не известные науке.

Изменение климата Земли

Сейчас изменение климата Земли все больше связывают с природными процессами, так как имеются данные, что в истории нашей планеты уже неоднократно наблюдались чередования периодов похолодания и потепления, сопровождаемые значительным изменением концентрации СО₂ в атмосфере. Отмечают, что повышение глобальной температуры на 0,6° за последние 100 лет произошло после длительного периода похолодания.

Таким образом, в настоящее время произошла переоценка многих положений теории «парникового эффекта» и относительно изменения климата Земли принят более взвешенный подход, в большей степени учитывающий системный характер биосферы.

Факторами, обуславливающими обратное явление, т. е. препятствующими проникновению лучей Солнца к Земле, являются запыленность атмосферы и присутствие в ней паров воды (облачность). Пылевые частицы и пары воды отражают солнечные лучи в Космос и не позволяют им достичь Земли. Это ведет к эффекту, противоположному «парниковому», — снижению температуры Земли.

При использовании ядерного оружия прогнозируется наступление «ядерной зимы» — резкое снижение температуры за счет образования огромного количества пылевых частиц, отражающих солнечный свет. Снижение температуры атмосферы Земли из-за больших количеств пыли происходит после сильных извержений вулканов.

Проблема влияния парникового эффекта на климат земли является одной из важнейших задач, требующих скорейшего решения. Начальным этапом решения проблемы стали международные договорённости по сокращению выбросов парниковых газов в атмосферу. В связи с этим международным сообществом подписан Киотский протокол — международный документ, принятый в Киото (Япония) в декабре 1997 года в дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Период подписания протокола открылся 16 марта 1998 года и завершился 15 марта 1999 года.

Тестовые вопросы

1. Как называется теория согласно которой в результате хозяйственной деятельности человека (сжигания топлива, лесных пожаров, распахивания почв и др.) образуются в избыточном количестве газы СО2, СО, СН4, NН3, N2О? A) «Парниковый эффект» B) «Озоновые дыры» C) «Образование фитохимического смога» D) «Образование промышленного смога»   2. Если бы вокруг Земли не было «парниковых» газов, чему бы равнялась средняя температура поверхности Земли? A) +15 °С B) +18 °С C) -15 °С D) -18 °С

3. Какую роль играют в атмосфере молекулы «парниковых» газов? A) роль стеклянной крыши парника: B) они пропускают лучи Солнца к Земле C) задерживают длинноволновые тепловые лучи, испускаемые Землей в космическое пространство D) все вместе взятое   4. Когда была разработана Концепция «парникового эффекта»? A) в конце 1960-х гг. B) 6 в конце 1970-х гг. C) 6 в конце 1980-х гг. D) в конце 1990-х гг.   5. Как называется явление резкого снижение температуры за счет образования огромного количества пылевых частиц, отражающих солнечный свет? A) парниковый эффект B) природопользование C) глобальное потепление D) ядерная зима

Глоссарий

На русском языке	На казахском языке	На английском языке
Парниковый эффект	Парниктік эффект	Hotbed effect
Концепция	Концепция	Concept
«Парниковые» газы	«Парниктік» газдар	"Hotbed" gases
Глобальное потепление климата	Әлем климатының жылынуы	Global warming the limate
Вечная мерзлота	Мәнгі мұздық	Permafrost
Уровень океана	Мұхит денгейі	Level of the ocean
Активность Солнца	Күннің белсенділігі	Activity Sun
Температура	Температура	Temperature

Темы СРС

1.Влияние «парниковых газов» на задержание тепла в атмосфере» (Л1, стр. 311-312).

Темы СРСП

1. Глобальные изменения климата на Земле как фактор влияющий на парниковый эффект (Л1, стр. 311-314)

Список основной литературы

1.Чебышев Н.В., Филиппова А.В. Основы экологии. – Москва, 2004 г.

2.Национальный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Казахстан, МООС РК, Алматы, 2007 г.

3. В.Г.Игнатов, А.В.Кокин. Экология и экономика природопользования., Р-на-Д, 2003 г.

4. Л.И.Губарева, О.М.Мизирева, Т.М. Чурилова. Экология человека. М., 2005

5 Г.С.Оспанова, Г.Т.Бозшатаева. Экология. – Алматы, 2002

6. Под редакцией А.С.Степановских. Общая экология. М., 2001.

Дата добавления: 2015-11-14