Парниковый эффект

Введение

Охрана окружающей природной среды и рациональное использование естественных ресурсов – одна из актуальных глобальных проблем современности. Ее решение неразрывно связано с борьбой за мир на Земле, за предотвращение ядерной катастрофы, разоружение, мирное сосуществование и взаимовыгодное сотрудничество государств. Парниковый эффект относится к числу проявлений глобального экологического кризиса. В последние десятилетия и, особенно в последние годы, парниковый эффект стал крупной научной проблемой, от решения которой существенно зависит возможность перехода цивилизации на путь устойчивого развития.

В данной работе информация о парниковом эффекте, собранная с разных источников, будет систематизирована и будут даны ответы на вопросы, задаваемы в настоящее время.

 

1 Основные понятия

Парниковый эффект — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

2 Причины возникновения  парникового эффекта

Механизм парникового эффекта можно описать следующим образом: поверхность Земли, нагреваясь из-за поступающего от Солнца излучения, сама становится источником длинноволнового инфракрасного (теплового) излучения. Часть этого излучения уходит в космос, а часть – отражается некоторыми газами атмосферы и нагревает приземные воздушные слои. Это явление, подобное удержанию тепла под прозрачной пленкой теплиц, получило название парниковый эффект.

На рисунке 1: Прозрачность атмосферы Земли в видимом и инфракрасном диапазонах (поглощение и рассеивание): 1. Интенсивность солнечного излучения (слева) и инфракрасного излучения поверхности Земли (справа) — даны спектральные интенсивности без учёта и с учётом поглощения. 2. Суммарное поглощение и рассеивание в атмосфере в зависимости от длины волны. 3. Спектры поглощения различных парниковых газов и рэлеевское рассеяние.

Рисунок 1

3 Влияние и последствия парникового эффекта

Ещё в 1827 году французский физик Жозеф Фурье предположил, что атмосфера земли выполняет функцию своего рода стекла в теплице: воздух пропускает солнечное тепло, не давая ему при этом испариться обратно в космос. Этот эффект достигается благодаря некоторым атмосферным газам второстепенного значения, каковыми являются, например, водяные испарения и углекислый газ. Они пропускают видимый и «ближний» инфракрасный свет, излучаемый солнцем, но поглощают «далекое» инфракрасное излучение, имеющее более низкую частоту и образующееся при нагревании земной поверхности солнечными лучами. Если бы этого не происходило, Земля была бы примерно на 30 градусов холоднее, чем сейчас, и жизнь бы на ней практически замерла.

На что повлияет и какие последствия нас ждут от парниковый эффект?

1. Изменение частоты и  интенсивности выпадения осадков.

В целом климат на планете станет более влажным. Но количество осадков не распространится по Земле равномерно.

2. Повышение уровня моря.

В течение ХХ века средний уровень моря повысился на 0,1-0,2 м. По прогнозам ученых, за XXI век повышение уровня моря составит до 1 м. В этом случае наиболее уязвимыми окажутся прибрежные территории и небольшие острова. Такие государства как Нидерланды, Великобритания, а также малые островные государства Океании и Карибского бассейна первыми подпадут под опасность затопления. Кроме этого участятся высокие приливы, усилится эрозия береговой линии.

3. Угроза для экосистем  и биоразнообразия.

Существуют прогнозы исчезновения до 30-40% видов растений и животных, поскольку их среда обитания будет изменяться быстрее, чем они могут приспособиться к этим изменениям.

При повышении температуры на 1 градус прогнозируется изменение видового состава леса. Леса являются естественным накопителем углерода (80% всего углерода в земной растительности и около 40% углерода в почве). Переход от одного типа леса к другому будет сопровождаться выделением большого количества углерода.

 

4. Таяние ледников.

Современное оледенение Земли можно считать одним из самых чутких индикаторов происходящих глобальных изменений. Спутниковые данные показывают, что начиная с 1960-х годов произошло уменьшение площади снежного покрова примерно на 10%. С 1950-х годов в Северном полушарии площадь морского льда сократилась почти на 10-15%, а толщина уменьшилась на 40%. По данным ученых, толща Гималайских льдов тает со скоростью 10-15 м в год. При нынешней скорости этих процессов две трети ледников исчезнут к 2060 году, а к 2100 все ледники растают окончательно.

5. Сельское хозяйство.

Влияние потепления на продуктивность сельского хозяйства неоднозначно. В некоторых районах с умеренным климатом урожайность может увеличиться в случае небольшого увеличения температуры, но снизится в случае значительных температурных изменений. В тропических и субтропических регионах урожайность в целом, по прогнозам, будет снижаться.

6. Водопотребление и водоснабжение.

Одним из последствий климатических изменений может стать нехватка питьевой воды. В регионах с засушливым климатом (Центральная Азия, Средиземноморье, Южная Африка, Австралия и т. п.) ситуация еще более усугубиться из-за сокращения уровня выпадения осадков.

7. Здоровье человека.

Изменение климата, по прогнозам ученых, приведет к повышению рисков для здоровья людей, прежде всего менее обеспеченных слоев населения. Так, сокращение производства продуктов питания неизбежно приведет к недоеданию и голоду. Аномально высокие температуры могут привести к обострению сердечнососудистых, респираторных и других заболеваний.

Но самым явным последствием парникового эффекта считается ослабление озонового слоя. Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на Землю, что может являться причиной роста числа раковых образований кожи у людей. Также повышенный уровень излучения ведет к резкому увеличению смертности среди морских животных и растений

 

 

4 Нарушение озонового  слоя и его влияние

Ещё одним вредным последствием выброса парниковых газов в атмосферу является разрушение ими озонового слоя – своеобразного щита от «жёстких» солнечных лучей. Дело в том, что наряду с видимым светом Солнце излучает ультрафиолетовые волны. Ультрафиолетовое излучение похоже на световое, но длина его волн несколько короче, чем у фиолетовых волн, самых коротковолновых из воспринимаемых глазом человека. Хотя ультрафиолетовые лучи невидимы, они обладают большей энергией, чем видимые. Проникая сквозь атмосферу и поглощаясь тканями живых организмов, они разрушают молекулы белков и ДНК. Мы защищены от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, так как большая его часть (свыше 99%) поглощается слоем озона в стратосфере на высоте около 25 километров от поверхности земли. Этот слой обычно называют озоновым экраном. Необходимость его сохранения не требует доказательств. Однако некоторые антропогенные вещества, в частности парниковые газы, его разрушают. На рисунке 2 изображение антарктической озоновой дыры, сентябрь 2000.

Рисунок 2

5 Факторы, ускоряющие  и замедляющие глобальное потепление

Ускоряющие:

• Эмиссия CO2, метана, закиси азота в результате техногенной деятельности человека;

• Разложение, вследствие повышения температуры, геохимических источников карбонатов с выделением СО2.

• Увеличение содержания в атмосфере Земли водяного пара, вследствие роста температуры, а значит и испаряемости воды океанов;

• Выделение CO2 Мировым океаном вследствие его нагревания

• Разложение метангидратов – кристаллических льдистых соединений воды и метана, содержащихся в приполярных областях Земли.

Замедляющие:

• Глобальное потепление вызывает замедление скорости океанических течений, замедление тёплого течения Гольфстрим вызовет снижение температуры в Арктике;

• С увеличением температуры на Земле растёт испаряемость, а значит и облачность, которая является определённого рода преградой на пути солнечных лучей.

• С ростом испаряемости увеличивается количество выпадающих осадков, что способствует заболачиванию земель, а болота, как известно, являются одними из главных депо CO2;

• Увеличение температуры, будет способствовать расширению площади тёплых морей, а значит и расширению ареала моллюсков и коралловых рифов, эти организмы принимают активное участие в депонировании CO2, который идёт на постройку раковин;

• Увеличение концентрации CO2 в атмосфере стимулирует рост и развитие растений, которые являются активными акцепторами (потребителями) этого парникового газа.

 

 

 

 

 

 

6 Возможные сценарии  глобальных климатических изменений 

Сценарий 1 – глобальное потепление будет происходить постепенно. Земля очень большая и сложная система, состоящая из большого количества связанных между собой структурных компонентов. Изменения в такой сложной системе не могут происходить быстро. Пройдут столетия и тысячелетия, прежде чем можно будет судить об сколько-нибудь ощутимом изменении климата.

Сценарий 2 – глобальное потепление будет происходить относительно быстро. Самый «популярный» в настоящее время сценарий. По различным оценкам за последние сто лет средняя температура на нашей планете увеличилась на 0,5-1°С, концентрация – СО2 возросла на 20-24 %, а метана на 100%. В будущем эти процессы получат дальнейшее продолжение и к концу XXI века средняя температура поверхности Земли может увеличиться от 1,1 до 6,4°С.

Сценарий 3 – Глобальное потепление в некоторых частях Земли сменится кратковременным похолоданием. Известно, что одним из факторов возникновения океанических течений является разница температур между арктическими и тропическими водами. Таяние полярных льдов способствует повышению температуры Арктических вод, а значит, вызывает уменьшение температурной разницы между тропическими и арктическими водами, что неминуемо, в будущем приведёт к замедлению течений.

Сценарий 4 – Глобальное потепление сменится глобальным похолоданием. Остановка Гольфстрима и других океанических течений вызовет глобальное похолодание на Земле и наступление очередного ледникового периода.

Сценарий 5 - Парниковая катастрофа. Парниковая катастрофа - самый «неприятный» сценарий развития процессов глобального потепления. Автором теории является наш учёный Карнаухов, суть её в следующем. Рост среднегодовой температуры на Земле, спровоцирует разложение осадочных карбонатных пород с дополнительным выделением углекислого газа, который, в свою очередь, поднимет температуру на Земле ещё выше, что повлечёт за собой дальнейшее разложение карбонатов, лежащих в более глубоких слоях земной коры.

 

7 Пути снижения воздействия парникового эффекта

Главную меру по предупреждению глобального потепления можно сформулировать так: найти новый вид топлива или поменять технологию использования нынешних видов топлива. Это означает, что необходимо уменьшить потребление ископаемого топлива, найти новые виды энергии, использовать вещества для удаления диоксида углерода из выброса различных механизмов, замедлить вырубку и деградацию лесных массивов, создать законы, обеспечивающие предупреждение глобального потепления;

Полностью уничтожить парниковый эффект нельзя, но его воздействие можно снизить, сохранив тем самым жизнь на Земле.

 

Заключение

Таким образом, изменения климата не проходят для экосистемы бесследно. Условия существования живых организмов меняются, и это ведет к трудно прогнозируемым последствиям, вымиранию одних видов и внезапному распространению других.

Само по себе глобальное потепление не является для экосистемы Земли новым явлением. Температурные изменения были и раньше (вспомните о ледниковых периодах), но никогда они не были такими стремительными. В непредсказуемости изменения и заключается главная угроза для человечества.

Я считаю, что мы в силах изменить последствия парникового эффекта, для этого достаточно бережно относится к окружающей среде и делать все от нас зависящее: разработать и применить новые технологии по переработке сырья и различных отходов от производств, искать новые виды топлив и энергий, увеличивать площадь заповедников и только в этом случае у нас будет возможность сохранить планету.

 

Список использованной литературы:

1 Яншин А. «Опасен ли парниковый эффект» // Наука и жизнь. 1989. №12.(Дата обращения 03.03.2015)

2 Алексеев В.В., Киселева С.В., Чернова Н.И. «Рост концентрации СО2 в атмосфере - всеобщее благо?» // Природа, № 9, 1999 г. (Дата обращения 03.03.2015)

3 ВикипидиЯ – свободная энциклопедия // Парниковый эффект. URL: www.ru.wikipedia.org/wiki/ Парниковый_эффект (Дата обращения: 04.03.2015).

4 ВикипидиЯ – свободная энциклопедия // Озоновый слой. URL: www.ru.wikipedia.org/wiki/ Озоновый_слой (Дата обращения: 04.03.2015).

5. Научный блог ScienceDebate2008.com // Озоновые дыры — причины и последствия. URL: http://www.sciencedebate2008.com/ozone-hole-causes/ (Дата обращения 04.03.2015)