Министерство образованияи науки РФ
Амурский ГосударственныйУниверситет
(ГОУВПО «АмГУ»)
Факультет международныхотношений
реферат
на тему: Современныепроблемы климата Земли
Исполнитель: студент 2 курса ФМО, 301
группы Корсаков Я.В.
Руководитель: к.ф-м.н. доцент КопыловаИ.Б.
Благовещенск 2004
Содержание:
Введение. 3
1. История развития климатаЗемли. 4
2. Парниковый эффект иглобальное потепление. 11
3. Озоновые дыры. 16
Заключение. 21
Список использованнойлитературы. 22
Введение.
Изменение окружающей среды происходит не только в результатеантропогенного воздействия, но и под влиянием естественных причин. Этоотносится прежде всего к климату. Колебания климата и его природнаяизменчивость всегда оказывали существенное влияние на развитее жизни на Земле,а в последние тысячелетия и на развитие цивилизации. Во второй половине XXвекастало очевидно, что в за счёт антропогенного и естественного воздействий общая климатическая ситуация изменяетсягораздо быстрее, чем в прежние времена. Это обстоятельство заставило многихучёных всего мира направить усилия на исследование природы климатическихизменений и их воздействия на биосферу и общество.
Рассматриваяпроблемы глобального изменения климата, истощения озонового слоя в атмосфереЗемли, предлагаемые меры по сокращению эмиссии парниковых и озоноразрушающихгазов, следует проанализировать возможное соотношение естественных иискусственных причин тревожащих человечество отклонений от признаваемого имоптимума состояния окружающей среды, а также наметить основные пути выхода изклиматического кризиса.
1. История развития климатаЗемли.
Развитиемикроорганизмов, похожих на современные сине-зеленые водоросли, и было началомконца восстановительной атмосферы, а вместе с ней и первичной климатическойсистемы. Этот этап эволюции начинается около 3 млрд. лет назад, а возможно ираньше, что подтверждает возраст отложений строматолитов, являющихся продуктомжизнедеятельности первичных одноклеточных водорослей. Находки их в Южной Африкедатируются 2,7–2,9 млрд. лет назад.
Заметныеколичества свободного кислорода появляются около 2,2 млрд. лет назад –атмосфера становится окислительной. Об этом свидетельствуют геологические вехи:появление сульфатных осадков – гипсов, и в особенности развитие так называемыхкрасноцветов – пород, образовавшихся из древних поверхностных отложений,содержавших железо, которые разлагались под воздействием физико-химическихпроцессов, выветривания. Красноцветы отмечают начало кислородного выветриваниягорных пород.
О.Г. Сорохтинв последнее время выдвинул новую гипотезу, согласно которой в результатенепрерывно идущего процесса формирования ядра Земли из зоны его формированиявыделяется избыток кислорода, “просачивающегося” к поверхности планеты иучаствующего в формировании атмосферы. По О.Г. Сорохтину, именно таким путематмосфера стала окислительной, а возможно даже, что она с самого начала имеланекоторое количество кислорода.
Предполагается,что около 1,5 млрд. лет назад содержание кислорода в атмосфере достигло “точкиПастера”, т.е. 1/100 части современного. Точка Пастераозначала появление аэробных организмов, перешедших к окислению при дыхании свысвобождением при этом значительно большей энергии, чем при анаэробномброжении. Опасное ультрафиолетовое излучение уже не проникало в воду глубже 1 метра, так как вкислородной атмосфере возник пока еще очень тонкий озоновый слой. 1/10части современного содержания кислорода атмосфера достигла более 600 млн. летназад. Озоновый экран стал более мощным, и организмы распространились во всейтолще океана, что привело к настоящему взрыву жизни. А вскоре, когда на сушувышли первые самые примитивные растения, уровень содержания кислорода ватмосфере быстро достиг современного и даже превзошел его. Предполагается, чтопосле этого “всплеска” содержания кислорода продолжались его затухающиеколебания, которые, возможно, имеют место и в наше время. Так какфотосинтетический кислород тесно связан с потреблением углекислого газаорганизмами, то и содержание последнего в атмосфере испытывало колебания.
Вместе сизменениями атмосферы другие черты стал приобретать и океан. Аммиак,содержавшийся в воде, был окислен, изменились формы миграции железа, сера былаокислена в окись серы. Вода из хлоридно-сульфидной стала хлоридно-карбонатно-сульфатной.В морской воде оказалось растворенным огромное количество кислорода, почти в1000 раз больше, чем в атмосфере. Появились новые растворенные соли. Массаокеана продолжала расти, но теперь медленнее, чем на первых этапах, что привелок затоплению срединно-океанических хребтов, которые были открыты океанологамитолько во второй половине нашего века.
В следующих геологическихэпохах наблюдалось значительное изменение климата Земли. Например, в триасовомпериоде мезозойской эры климат был резкий и сухой, но достаточно теплый, врезультате чего большое развитие получили пустыни. В дальнейшем, вовремяюрского и мелового периода климат значительно потеплел, увлажнился и стал болееровным. Ледники практически исчезли, тропические леса покрывали многочисленныепространства на континентах.
Климат в начале третичного периода кайнозоя был ровный,теплый и влажный. Пальмы и древовидные папоротники в большом количестве рослина всех северных материках. Вечнозеленые субтропические деревья составляли главнуюмассу палеоценовых лесов. Значительно реже встречались предки наших деревьев сопадающей листвой.
Климат в эоценовой эпохе третичного периода былтеплый. Вееролистные и финиковые пальмы по-прежнему широко росли посеверным материкам, которые были покрыты вечнозелеными лесами.
В олигоцене климатические условия оставались умеренным ивлажным, но по сравнению с климатом эоцена приобрёли более сухие и прохладныечерты. Пальмы росли на северных материках не так обильно, но по-прежнему здесьеще господствовали вечнозеленые леса. Среди них стало больше хвойных илиственных деревьев, периодически сбрасывающих листву.
В конце третичного периода климат становился все болеехолодным. В миоценовое время в Европе уже исчезли пальмы. Их сменили хвойные илиственные деревья с опадающей листвой. В связи с похолоданием климата вмиоценовую эпоху усиленно развивались травянистые растения и степи получиливесьма широкое распространение.
Четвертичный, или антропогеновый, период – последний исамый короткий период в истории Земли – начался лишь около 1,65 млн. лет назад.Геологи подразделяют четвертичную систему на два отдела: плейстоцен и голоцен,последний охватывает последние 10 тыс. лет и поэтому нередко называетсясовременным временем.
В течении непродолжительного четвертичного периода не былозначительных перемещений континентов. Однако изменения климата были огромными.От предыдущих геологических эпох антропоген отличается сильным похолоданиемклимата, наложившим свой отпечаток как на рельеф местности, так и набиологические формы. Процесс похолодания, начавшийся еще в конце третичногопериода, продолжался в антропогене с повышенной интенсивностью, достигнув здесьсвоего максимума. По мере понижения температуры на возвышенных местахобразовывались снежники и ледники, не успевавшие растаять летом. Подсобственной тяжестью они сползали с гор в долины, и со временем обширные зонысеверного и южного полушария оказались подо льдом. Ледники поползли с севера наюг, покрыв льдами Канаду, северную половину Европы и большую часть СевернойАзии.
В некоторые моменты ледяная кора покрывала свыше 45 млн.квадратных километров, что составляло до 26% всей суши, в то время как площадьсовременного оледенения равна около 16 млн. км2, или 11% суши. ВЕвропе оледенение доходило до Южной Англии, Голландии, Гарца и Карпат, вСредней России до долин Дона и Днепра (44 сев. широты). В Северной Америкеледяные поля простирались до 40 северной широты, где ныне находятся городаСент-Луис и Филадельфия. Хотя четвертичный период в целом и был более холодным,чем предшествующие геологические эпохи, тем не менее и в нем периоды оледенения чередовались смежледниковыми периодами, когда льды отступали и на земле временно воцарялсяумеренный климат. За последний миллион лет было не менее шести ледниковых имежледниковых периодов. Похолодание привело к образованию четко обособленныхклиматических зон, или поясов (арктического, умеренного и тропического),проходящих через все континенты. Границы отдельных зон были подвижными изависели от продвижения к югу или отступления ледников, поэтому территориясовременного умеренного пояса не раз на время становилась Арктикой.
Счетвертичным периодом связаны четыре больших оледенения. Им дали следующиеназвания: гюнцское, миндельское, рисское и вюрмское. Продолжительностьледникового периода, по современным данным, составляет около 200 тыс. лет, апослеледникового – 20 тыс. лет.
Современный человекпоявился в эпоху оледенения. 25 тыс. лет назад начинается последнее разрастаниеледниковых покровов. Своего максимума в северном полушарии они достигли 18 тыс.лет назад.
Кульминацияоледенения продолжалась недолго, уже 16 тыс. лет назад началась его общаядеградация, а 5 тыс. лет спустя объем льда сократился вдвое. В это времянаступило небольшое похолодание, которое приостановило разрушение ледниковыхпокровов, но уже 8 тыс. лет назад Скандинавский ледниковый покров исчезполностью. В Северной Америке последние следы некогда грандиозногоЛаврентийского ледникового покрова перестали существовать примерно 6 тыс. летназад. Быстрая деградация ледниковых покровов объясняется не толькоклиматическими условиями, но и самим механизмом движения льда, особенностямимеханики гигантского ледяного тела, находящегося на поверхности Земли вусловиях, близких к точке плавления этого материала.
Последнийинтервал, во время которого мы живем, носит название голоцена. Это отрезоквремени с начала нынешнего межледниковья, начавшегося 10 тыс. лет назад ипродолжающегося по сей день. Межледниковье тоже не является застывшим миром,хотя оно и не столь богато событиями, как ледниковый период. В голоценепроисходили заметные климатические колебания, которые хорошо прослеживаются какс помощью палеотемпературных, так и других методов реконструкции климатапрошлого.
Ранняя частьголоцена характеризовалась потеплением, которое перешло около 8 тыс. лет назадв интервал, известный как “климатический оптимум” и продолжавшийся около 2,5тыс. лет. В период оптимума средняя температура воздуха была выше современной,отмечена также повышенная увлажненность, в частности в пустынях Сахаре иРаджастане в Индии.
Климатическийоптимум 5,5 тыс. лет назад сменился похолоданием, затем наступило новоепотепление, кульминация которого пришлась на период около 4 тыс. лет назад.Следующее за ним новое похолодание совпало с периодом войн за Трою ипутешествий Одиссея.
Следуетсказать, что климатологи различают геологические, исторические и современныеизменения климата. Ранее речь шла о геологических изменениях, которые изучаютсятолько геологическими и геофизическими методами. К историческим относятсяизменения климата, происходившие в период развития цивилизации до началаинструментальных наблюдений. При изучении их в дополнение к геологическим игеофизическим методам используются археологические памятники и памятникиписьменности. Современные изменения климата относятся только к периодуинструментальных наблюдений.
Вслед запервым историческим похолоданием с кульминацией около 3 тыс. лет назад началосьновое потепление, продолжавшееся и в первом тысячелетии нашей эры, известноекак “малый климатический оптимум”. Этот период можно назвать также периодомзабытых географических открытий (норманнских), в отличие от периода Великихгеографических открытий XV и XVI вв.
Потеплениераннего средневековья привело к уменьшению увлажненности в Европе,свидетельства чего найдены в отложениях торфяников в Средней Европе. На Руси доконца Х в. также были благоприятные климатические условия: редко случалисьнеурожаи, не было очень суровых зим и сильных засух. Вспомним, что именно в этоблагоприятное время был открыт и интенсивно использовался путь “из варяг вгреки”.
В первойчетверти нашего тысячелетия начинается постепенное похолодание.
На Русиначало второго тысячелетия нашей эры ознаменовалось резким ухудшением климатическихусловий. Начался период страшных гроз, великих засух, суровых зим.
В целом этаближайшая к нам эпоха похолодания, известная как малый ледниковый период,продолжалась до XIX в. и сменилась новым потеплением. Геологические игеофизические следы малого ледникового периода, как и письменные источники,говорят о том, что это было явление глобального характера – оно проявлялось всеверном полушарии от Западной Европы до Китая, Японии и в Северной Америке. Вюжном полушарии следы похолодания не столь четки, но они тоже есть.
На графикеизменения средней температуры воздуха у поверхности Земли для периода голоценаможно видеть, что после климатического оптимума в начале голоцена при всехпоследующих спадах и подъемах температуры отмечается общая тенденция к похолоданию.
В XXвеке интенсивнымитемпами начался рост среднегодовой температуры.
С 1901 по 2000 год средняя годоваяглобальная температура приземного воздуха возросла на 0,6 ± 0,2°С, однако вовремени этот процесс протекал неравномерно. Специалисты выделяют три периодааномальных изменений температуры: потепление 1910—1945 годов, небольшоеотносительное похолодание 1946—1975 годов и наиболее интенсивное потепление,начавшееся в 1976 году. Самым теплым десятилетием были 1990-е годы, а самымтеплым годом — 1998-й. Правда, не лишним будет подчеркнуть, что потепление идеттолько в тропосфере, то есть в пределах нескольких километров от поверхностиземли, а в верхних слоях атмосферы температура снижается. /3, стр. 56/
Что же происходило с климатом России вовторой половине XX века? Общая тенденция та же, что и на планете в целом, —повышение средней годовой температуры воздуха. Наиболее интенсивныйположительный тренд был отмечен в Прибайкалье — Забайкалье (3,5°С за 100 лет).Биологи отмечают, что такие измененияуже отразились на уникальной экосистеме Байкала: увеличилась общая массапланктона, появились водоросли более теплолюбивых видов. Потеплело также вПриамурье — Приморье и вСредней Сибири. Крупные положительные аномалии температуры сохранялись в этихрегионах в течение последних 11—12
лет. Средняя температура по территории России была максимальной в1995 году (отклонение от нормы — 1,9°С). '
Изменение климата — процесс неоднородный.В целом по России потепление более заметно зимой и весной (тренд составилсоответственно 4,7 и 2,9°С за 100 лет), в теплое время года рост температурыслабее. Кроме того, районы потепления чередуются с районами заметногопохолодания.
2. Парниковый эффект иглобальное потепление.
Идею о разогреве земной атмосферыпарниковыми газами в конце XIXвека впервые высказалшведский учёный Сванте Аррениус. Тогда же возникла классическая теорияпарникового эффекта, утверждающая, что в связи с развитием промышленногопроизводства увеличивается выделение углекислоты в атмосферу, и на Земле создаётся гигантская теплица.Увеличение среднегодовой температуры вызывает таяние льдов, и как следствиеповышение уровня мирового океана, затопления низменных прибрежных территорий, атакже экстремализацию климата и исчезновение многих видов животных и растений./13, стр. 40/
Поскольку проблема глобального потепленияявляется актуальной и информативной, ей выделена значительная часть данногореферата.
В современной отечественно и зарубежнойнауке существует множество часто взаимоисключающих и противоречащих друг другутеорий. Многие учёные рассматривают проблему глобального потеплениятрадиционно, выделяя причиной концентрацию парниковых газов в атмосфере из-заантропогенного воздействия на природу. Но существуют также точки зрения с точностьюда наоборот утверждающие, что глобальное потепление процесс естественный ивызван вовсе не чрезмерным объёмом углекислоты в атмосфере.
В реферате рассматриваются две теорииглобального потепления климата:
1)антропогенно-естественная теория роста температуры в геометрической прогрессии(А. Карнаухов)
2) теориязависимости климата от альбедо Земли (В. Найдёнов, В Швейкина)
Наиболеерадикальной является теория, разработанная физиком-теоретиком Институтабиофизики клетки РАН Алексеем Карнауховым.
В XIXвеке средняя температурана Земле повысилась на 0,2°С, в XX– примерно на 1°С. Отчет комиссии ООН по проблемеизменения климата утверждает, что к концу этого века температура на планетеповысится на 5,8°С, что почти в два раза превышает цифру, рассчитанную пять летназад. Таким образом, температура растёт в геометрической прогрессии,увеличиваясь за столетие в 5 раз. Совсем несложно оценить, она сколько онаповысится через двести или триста лет.
А. Карнаухов считают, что главной причинойглобального потепления является загрязнение атмосферы промышленными парниковымигазами. Он утверждает, что смог построить сравнительно простую, но вместе с темстрогую аналитическую модель парникового эффекта, позволяющую рассчитыватьизменение основных климатических параметров на несколько сотен лет вперед.Согласно этой модели, при сохранении нынешних тенденций развития мировойэнергетики (когда техногенный выброс углекислого газа удваивается каждые 50лет) среднепланетарная температура будет расти в геометрической прогрессии примернодо 2250 года — к этому времени на Землепотеплеет примерно на 50°С. Дальше температура атмосферы будет увеличиватьсялинейно и в 2350 году достигнет значения 100°С. А 150°С рубеж будет преодолентолько в 2450 году. /4, стр. 32/
А. Карнаухов предполагает, что радикальноеизменение климата может наступить ещё раньше, если к техногенному выбросууглекислоты добавится выброс СО2, из природных источников, например,из Мирового океана. В Мировом океане сегодня растворено углекислого газа в 60раз больше, чем его содержится в атмосфере. Но из-за повышения температурыморской воды неизбежно будет снижаться растворимость углекислоты, и излишекстанет бурно выделяться в атмосферу, что вызовет дополнительное потеплениеклимата.
Изначально климатическая система Землибыла стабильна из-за компенсации положительных обратных связей отрицательными.Данную схему легко разобрать на примере биоценозов болот и тропических морей. Ростсреднепланетарной температуры вызывал увлажнение климата, что приводило кувеличениб площади болот и связыванию атмосферной углекислоты в результатеобразования торфа. Следовательно, концентрация углекислого газа падала, атемпература уменьшалась.
Но сегодня данная отрицательная связь неработает из-за сокращения более чем на половину площади болот в результатеантропогенного воздействия. Также существуют гипотезы, что к 2100 году погибнуткоралловые рифы из-за всё того же потепления. /4, стр. 33/
Роль лесов в долговременном извлеченииуглекислого газа из атмосферы крайне мала, и они не смогут компенсироватьинтенсивное выделение углекислоты.
Но даже если люди откажутся отпромышленного производства и автомобилей, то через двести лет углекислый газ изокеанов всё равно сделают Землю непригодной для жизни.
В целом, теория А. Карнаухова весьма пессимистическая.Автор теории считает, что для стабилизации климата Земли необходимо реализоватькрупные технологические проекты, однако не уточняет, в чём эти проектызаключатся.
Следующей теорией является разработка физикаВ. Найдёнова и географа В.Швейкиной. Они предлагают новую концепцию глобального потепленияклимата, в которой главную роль играет возрастающая сейчас влажность суши.
Последние 10 – 15 лет оказались самымтеплым и влажным периодом не только в минувшем столетии, но и тысячелетии. Современныеисследования убедительно доказывают, что воды в жидкой фазе на Земле становитсябольше.
Модель глобального климата Земли В.Найдёнова и В. Швейкиной, содержит три переменные: температуру приземного слояатмосферы, влагозапас суши и речной сток в Мировой океан. Модель состоит изтрех нелинейных уравнений: двух — динамики теплового и водного баланса Земли иеще одного – динамики глобальногоречного стока в Мировой океан. Предположение, что количество воды на планетепостоянно, позволило исключить из модели водный баланс океана.
Говоря о тепловом балансе Земли, давно доказано, что значительную частьполучаемой от Солнца энергии планета отражает обратно в космическоепространство – иначе Земля давно бы сгорела. Эта отраженная энергия — сильноменяющаяся величина, так как зависит от состояния поверхности Земли. Общаямасса льда и снега на суше и облаков в небе, площадь океана, степеньувлажненности суши и характер ее растительности — все это влияет на величину
уходящей в космос солнечной энергии.
Решение проблемы климата, на взгляд В. Найдёнова и В. Швейкиной,заключается в разгадке механизма отражательной способности земной поверхности,которая характеризуется величиной альбедо – отношением величины отраженной энергиик падающей.
Наша планета устроена так, что из всехприродных веществ вода имеет максимальную теплоемкость и наибольшую способностьк поглощению солнечной энергии. Таким образом, альбедо суши – один из важнейшихпараметров климатической системы Земли, показывающий,какое количество солнечной энергии поглощает её поверхность. Эта величинасущественно зависит от типа почвы, ее цвета и структуры, влажности и растительногопокрова.
Можно примерно оценить, как влияет альбедосуши на тепловой баланс планеты и её глобальную температуру. Например,влажность почвенного покрова Земли увеличится на 0,1 метра. Тогда альбедоуменьшится на 0,01 – 0,12, что приведёт к росту глобальной температуры на 2,3 –4,6°С.
Однако влагозапас сушиможно определить из уравнения глобального водного баланса Земли, входящего вмодель. Таким образом. сильная зависимость альбедо суши от ее влагозапасовделает тепловой баланс Земли незамкнутым и приводит к необходимости рассматриватьводный баланс. (второе уравнение модели). Он же, в свою очередь, зависит от динамикиречного стока в Мировой океан, и следовательно, для описания этого процессанеобходимо третье уравнение предложенной модели. В основе его лежит законизменения энергии.
Состоящая из трех указанных уравнений, этапростейшая модель климата принадлежит к классу нелинейных динамических систем. Еёрешения являются сложными и неустойчивыми из-за того, что скорость накоплениявлагозапасов суши превышает скорость их стока в океан, что приводит кувлажнённости суши.
Далее реализуется положительная обратная связь, что ведёт кнеустойчивости климата. По существу это означает: наша планета либо постояннопереохлаждается, либо перегревается.
В настоящеевремя наблюдается уменьшение альбедо Земли за счёт переувлажнения суши, и увеличения объёма СО2 ватмосфере, поэтому угроза глобального потепления реальна. Но она являетсяследствием естественных природных процессов, а не антропогенного воздействия иабсолютно закономерна, поэтому всякие ограничения промышленных выбросовуглекислого газа едва ли приведут к заметному снижению глобальны температурвоздуха.
3. Озоновыедыры.
В 1985 г. специалисты поисследованию атмосферы из Британской Антарктической Службы сообщили осовершенно неожиданном факте: весеннее содержание озона в атмосфере надстанцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилось за период с 1977 по 1984 г. на 40%. Вскоре этотвывод подтвердили другие исследователи, показавшие также, что область пониженногосодержания озона простирается за пределы Антарктиды и по высоте охватывает слойот 12 до 24 км,т.е. значительную часть нижней стратосферы. В начале 80-х по измерениям соспутника «Нимбус-7» аналогичная дыра была обнаружена и в Арктике, правда онаохватывала значительно меньшую площадь и падение уровня озона в ней было не таквелико — около 9%. В среднем по Земле с 1979 по 2000 г. содержание озонаупало на 8%.
Это открытиеобеспокоило как ученых, так и широкую общественность, поскольку из негоследовало, что слой озона, окружающий нашу планету, находится в большейопасности, чем считалось ранее. Утончение этого слоя может привести к серьезнымпоследствиям для человечества. Содержание озона в атмосфере менее 0,0001%,однако именно озон полностью поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение солнца.Падение концентрации озона на 1% приводит в среднем к увеличению интенсивностижесткого ультрафиолета у поверхности земли на 2%.
По своемувоздействию на живые организмы жесткий ультрафиолет близок к ионизирующимизлучениям, однако, из-за большой длины волны он не способен проникать глубоков ткани, и поэтому поражает только поверхностные органы. Жесткий ультрафиолетобладает достаточной энергией для разрушения ДНК и других органических молекул,что может вызвать рак кожи, в особенности быстротекущую злокачественнуюмеланому, катаракту и иммунную недостаточность
В мае 1985года британские ученые объявили о резком сокращении концентраций озона встратосфере над Антарктикой каждой весной южного полушария. Это явлениеполучило название «озоновой дыры».
Существуютобъективные причины, по которым «дыры» в первую очередь образуются надАнтарктикой. Бром и хлор, несущие главную ответственность за разрушение озона,в среднем равномерно распределены в атмосфере Земли. Однако в Антарктикеусловия таковы, что эти вещества, вступая в химические реакции, способныуничтожить больше озона, чем в районах с более теплым климатом.
Маршрутыдвижения антарктических циркумполярных ветров строго ограничены полярнымрегионом. В дополнение к этому антарктическая атмосфера долгие месяцы остаетсяв темноте (в течение полярной ночи), при этом значительно охлаждаясь. Спадением температуры атмосферы в стратосфере начинают образовываться ледяныеоблака.
Когда вавгусте первые лучи Солнца начинают проникать в стратосферу, то в ней начинаютпроисходить химические реакции, отличающихся от реакций в стратосфере умеренныхширот.
По данным, приведенным вотчете Межправительственной группы экспертов по проблемам изменениям климата за1992 год, в весенний период в стратосфере Антарктики отмечается падениеконцентраций озона более чем на 90 процентов. Данные американского спутникаНимбус-7 показали, что площадь поверхности озоновой дыры, по грубым подсчетам,соизмерима с площадью Западной Европы или континентальной части США.
С момента открытияфреонов в 30-40-х годах все говорило о том, что они слишком уж хороши для того,чтобы в них не таилась какая-нибудь опасность. Фреоны или хлофторуглеодысравнительно недороги, высокоэффективны, стабильны в атмосфере и нетоксичны длячеловека. Эти свойства способствовали широкому распространению фреонов вразличных областях современного производства. Производители электроники,например, стали использовать их в начале 80-х годов в качестве промывочныхрастворов. Это позволило им снять проблему загрязнения грунтовых вод, связаннуюс использованием в производстве метилхлорида и трихлорэтилена. Для различныхобластей производства хлорфторуглероды стали главным сырьем из-за своейстойкости к воздействию внешних факторов.
Проблема, конечно же,заключается в «ахиллесовой пяте» фреонов. Когда хлорфторуглероды попадают ватмосферу, они начинают мигрировать в стратосферу, где более интенсивноесолнечное излучение воздействует на них и в результате реакции выделяется хлор.Этот хлор действует как катализатор, постоянно вступая в реакцию с молекулами озонас образованием молекул кислорода (О2) и молекул оксида хлора (ClO2).Молекулы оксида хлора затем вступают в реакцию с атомарным кислородом, собразованием молекул кислорода и свободных атомов хлора. И все начинаетсясначала. Посредством этого повторяющегося процесса одна молекула хлора можетразрушить тысячи молекул озона, прежде чем сама будет нейтрализована. Этосвойство фреонов и выделяемого ими хлора делает хлорфторуглероды очень опаснымидля озонового слоя стратосферы. Хотя следует отметить, что не все фреоны и невсе растворители имеют одинаковый озоноразрушающий потенциал.
1974 г. М. Молина и Ф. Роуленд из Калифорнийскогоуниверситета в Ирвине показали, что хлорфторуглероды могут вызывать разрушениеозона. Начиная с этого времени так называемая фреоновая проблема стала одной изосновных в исследованиях по загрязнению атмосферы. Хлорфторуглероды уже более60 лет используются как хладагенты в холодильниках и кондиционерах, пропеллентыдля аэрозольных смесей, пенообразующие агенты в огнетушителях, очистители дляэлектронных приборов, при химической чистке одежды, при производствепенопластиков.
Под давлениемэтих аргументов многие страны начали принимать меры направленные на сокращениепроизводства и использования фреонов. С 1978 г. в США было запрещено использование фреонов в аэрозолях. К сожалению,использование хлорфтор углеродов в других областях ограничено не было. Всентябре 1987 г.23 ведущих страны мира подписали в Монреале конвенцию, обязывающую их снизитьпотребление фреонов. Согласно достигнутой договоренности развитые страны должнык 1999 г.снизить потребление флорфторуглеродов до половины уровня 1986 г. Для использования вкачестве пропеллента в аэрозолях уже найден неплохой заменитель –пропан-бутановая смесь. По физическим параметрам она практически не уступаетфреонам, но, в отличие от них, огнеопасна. Тем не менее такие аэрозоли ужепроизводятся во многих странах, в том числе и в России. Сложнее обстоит дело схолодильными установками — вторым по величине потребителем фреонов.
Использованиефреонов продолжается и пока далеко даже до стабилизации уровня ХФУ в атмосфере.Так, по данным сети Глобального мониторинга изменений климата, в фоновыхусловиях — на берегах Тихого и Атлантического океанов и на островах, вдали отпромышленных и густонаселенных районов — концентрация фреонов -11 и -12 внастоящее время растет со скоростью 5-9% в год. Содержание в стратосферефотохимически активных соединений хлора в настоящее время в 2-3 раза выше посравнению с уровнем 50-х годов, до начала быстрого производства фреонов.
Прогнозы поразрушению озонового слоя в XXIвеке крайнепессимистичны. В середине 1990-ых г.г. появились гипотезы о большой ролидолгопериодных вариаций океана и атмосферы в изменениях озонового слоя. Вдальнейшем эти гипотезы были доказаны, и сейчас стало ясно, что антропогенныевоздействия не являются единственной причиной изменения атмосферного озона. Обэтом свидетельствуют увеличение стратосферного озона в некоторых географическихрайонах, в частности над многострадальной Антарктикой /6, стр. 28/ сильные связи вариаций озона, циркуляциистратосферы и температуры океанов, что никаким образом не может быть объясненолишь влиянием антропогенных факторов.
Долгопериодныеестественные изменения Мирового океана привели к возникновению такихтермодинамических условия в атмосфере,что стало возможно химическое разрушение озонового слоя.
Оценкиотносительной роли антропогенных факторов и естественных факторов показали, чтооколо 50% наблюдаемого уменьшения содержания озона над Московским региономсвязано с антропогенными воздействиями, остальные связаны с естественнымипричинами.