МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
РЕФЕРАТ
по дисциплине: Основы экологии и энергосбережения
на тему: Парниковый эффект: причины и последствия
Проверила: Т.Н. Филипович
Минск 2009
ИСТОРИЧЕСКИЕСВЕДЕНИЯ
Идея о механизмепарникового эффекта была впервые изложена в 1827 году Жозефом Фурье в статье«Записка о температурах земного шара и других планет», в которой онрассматривал различные механизмы формирования климата Земли, при этом онрассматривал как факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагревсолнечным излучением, охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее теплоЗемли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатическихпоясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция).
При рассмотрении влиянияатмосферы на радиационный баланс Фурье проанализировал опыт М. де Соссюра сзачернённым изнутри сосудом, накрытым стеклом. Де Соссюр измерял разностьтемператур внутри и снаружи такого сосуда, выставленного на прямой солнечныйсвет. Фурье объяснил повышение температуры внутри такого «мини-парника» посравнению с внешней температурой действием двух факторов: блокированиемконвективного теплопереноса (стекло предотвращает отток нагретого воздухаизнутри и приток прохладного снаружи) и различной прозрачностью стекла ввидимом и инфракрасном диапазоне.
Именно последнийфактор и получил в позднейшей литературе название парникового эффекта —поглощая видимый свет, поверхность нагревается и испускает тепловые(инфракрасные) лучи; поскольку стекло прозрачно для видимого света и почтинепрозрачно для теплового излучения, то накопление тепла ведёт к такому ростутемпературы, при котором количество проходящих через стекло тепловых лучейдостаточно для установления теплового равновесия.
Фурье постулировал,что оптические свойства атмосферы Земли аналогичны оптическим свойствам стекла,то есть её прозрачность в инфракрасном диапазоне ниже, чем прозрачность вдиапазоне оптическом.
ПРИЧИНЫПАРНИКОВОГО ЭФФЕКТА
Постоянноувеличивающиеся объёмы сжигаемого топлива, проникновение в атмосферу промышленнопроизводимых газов, широкое выжигание и сведение лесов, анаэробное брожение имногое другое — всё это обусловило возникновение такой глобальной экологическойпроблемы, как парниковый эффект.
Основнымихимическими веществами, создающими парниковый эффект, являются следующие пятьгазов:
— углекислый газ (50 % парникового эффекта);
— хлорфторуглероды (25 %);
— оксид азота (8 %);
— озон приземного уровня (7%);
— метан (10 %).
Углекислый газ попадает ватмосферу в результате сжигания различных видов топлива. Около 1/3 количествауглекислого газа обусловлено выжиганием и сведением лесов, а также процессамиопустынивания. Уменьшение лесов означает сокращение количества зелёныхдревесных растений, способных поглощать углекислый газ в процессе фотосинтеза.Ежегодно содержание углекислого газа в атмосфере Земли увеличивается в среднемна 0,5%.
Хлорфторуглероды вносятоколо 25% вклада в создание совокупного парникового эффекта. Они имеют двойнуюопасность для человека и природы Земли: во-первых, способствуют развитиюпарникового эффекта; во-вторых, разрушают атмосферный озон.
Метан — один из важных«парниковых» газов. Содержание метана в атмосфере за последние 100 летудвоилось. Основным источником поступления метана в атмосферу Земли являетсяестественный процесс анаэробного брожения, имеющий место во влажных рисовыхпроизводствах, в животноводстве, на полях очистки сточных вод, в разложениигородских и жилищно-коммунальных стоков, в процессах гниения и разложенияорганических веществ в свалках бытового мусора и др. Нефтяное загрязнениеповерхности суши и Мирового океана также вносит свой существенный вклад вувеличение свободного метана в атмосфере нашей планеты.
Оксид азота образуется вомногих технологических процессах современного сельскохозяйственногопроизводства (например, при образовании и использовании органическихудобрений), а также в результате сжигания всё возрастающих объёмов различноготоплива.
ВОЗМОЖНЫЕ СЦЕНАРИИГЛОБАЛЬНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ
Глобальныеклиматические изменения очень сложны, поэтому современная наука не может датьоднозначного ответа, что же нас ожидает в ближайшем будущем. Существуетмножество сценариев развития ситуации. Для определения данных сценариевучитываются факторы замедляющие и ускоряющие глобальное потепление.
Факторы, ускоряющиеглобальное потепление:
+ эмиссия CO2,метана, закиси азота в результате техногенной деятельности человека;
+ разложение,вследствие повышения температуры, геохимических источников карбонатов свыделением СО2. В земной коре содержится в связанном состоянииуглекислого газа в 50000 раз больше, чем в атмосфере;
+ увеличениесодержания в атмосфере Земли водяного пара, вследствие роста температуры, азначит и испаряемости воды океанов;
+ выделение CO2Мировым океаном вследствие его нагревания (растворимость газов при повышениитемпературы воды падает). С ростом температуры воды на каждый градусрастворимость в ней CO2 падает на 3%. В Мировом океане содержится в 60 разбольше CO2, чем в атмосфере Земли (140 триллионов тонн);
+ уменьшение альбедоЗемли (отражающей способности поверхности планеты), вследствие таяния ледников,смены климатических зон и растительности. Морская гладь отражает значительноменьше солнечных лучей, чем полярные ледники и снега планеты, горы лишённые ледников,также обладаю меньшим альбедо, продвигающая на север древесная растительностьобладает меньшим альбедо, чем растения тундр. За последние пять лет альбедоЗемли уже уменьшилось на 2,5%;
+ выделение метана притаянии вечной мерзлоты;
+ разложение метангидратов– кристаллических льдистых соединений воды и метана, содержащихся в приполярныхобластях Земли.
Факторы,замедляющие глобальное потепление:
— глобальноепотепление вызывает замедление скорости океанических течений, замедлениетёплого течения Гольфстрим вызовет снижение температуры в Арктике;
— с увеличениемтемпературы на Земле растёт испаряемость, а значит и облачность, котораяявляется определённого рода преградой на пути солнечных лучей. Площадьоблачности растет приблизительно на 0,4% на каждый градус потепления;
— с ростомиспаряемости увеличивается количество выпадающих осадков, что способствуетзаболачиванию земель, а болота, как известно, являются одними из главных депоCO2;
— увеличениетемпературы, будет способствовать расширению площади тёплых морей, а значит ирасширению ареала моллюсков и коралловых рифов, эти организмы принимают активноеучастие в депонировании CO2, который идёт на постройку раковин;
— увеличениеконцентрации CO2 в атмосфере стимулирует рост и развитие растений,которые являются активными акцепторами (потребителями) этого парникового газа.
Вот 5 сценариевбудущего планеты Земля:
Сценарий 1 –глобальное потепление будет происходить постепенно. Земля очень большая и сложная система, состоящая избольшого количества связанных между собой структурных компонентов. На планетеесть подвижная атмосфера, движение воздушных масс которой распределяет тепловуюэнергию по широтам планеты, на Земле есть огромный аккумулятор тепла и газов –Мировой океан (океан накапливает в 1000 раз больше тепла, чем атмосфера) Измененияв такой сложной системе не могут происходить быстро. Пройдут столетия итысячелетия, прежде чем можно будет судить об сколько-нибудь ощутимом измененииклимата.
Сценарий 2 –глобальное потепление будет происходить относительно быстро. Самый «популярный» в настоящее время сценарий. Поразличным оценкам за последние сто лет средняя температура на нашей планетеувеличилась на 0,5-1°С, концентрация – СО2 возросла на 20-24 %, аметана на 100%. В будущем эти процессы получат дальнейшее продолжение и к концуXXI века средняя температура поверхности Земли может увеличиться от 1,1 до6,4°С. Дальнейшее таяние Арктических и Антарктических льдов может ускоритьпроцессы глобального потепления из-за изменения альбедо планеты. По утверждениюнекоторых учёных, только ледяные шапки планеты за счёт отражения солнечногоизлучения охлаждают нашу Землю на 2°С, а покрывающий поверхность океана лёдсущественно замедляет процессы теплообмена между относительно теплымиокеаническим водами и более холодным поверхностным слоем атмосферы. Кроме того,над ледяными шапками практически нет главного парникового газа – водяного пара,так как он выморожен.
Глобальное потеплениебудет сопровождаться подъёмом уровня мирового океана. С 1995 по 2005 год уровеньМирового океана уже поднялся на 4 см, вместо прогнозируемых 2-ух см. Еслиуровень Мирового океана в дальнейшем будет подниматься с такой же скоростью, ток концу XXI века суммарный подъём его уровня составит 30 — 50 см, что вызоветчастичное затопление многих прибрежных территорий, особенно многонаселённогопобережья Азии. Следует помнить, что около 100 миллионов человек на Земле живётна высоте меньше 88 сантиметров над уровнем моря.
Кроме повышения уровняМирового океана глобальное потепление влияет на силу ветров и распределениеосадков на планете. В результате на планете вырастет частота и масштабыразличных природных катаклизмов (штормы, ураганы, засухи, наводнения).
В настоящее время отзасухи страдает 2% всей суши, по прогнозам некоторых учёных к 2050 году засухойбудет охвачено до 10% всех земель материков. Кроме того, изменитсяраспределение количества осадков по сезонам.
В Северной Европе и назападе США увеличится количество осадков и частота штормов, ураганы будутбушевать в 2-а раза чаще, чем в XX веке. Климат Центральной Европы станетпеременчивым, в сердце Европы зимы станут теплее, а лето дождливее. Восточную иЮжную Европу, включая Средиземноморье, ждёт засуха и жара.
Сценарий 3 –Глобальное потепление в некоторых частях Земли сменится кратковременнымпохолоданием. Известно, что одним изфакторов возникновения океанических течений является градиент (разница)температур между арктическими и тропическими водами. Таяние полярных льдовспособствует повышению температуры Арктических вод, а значит, вызываетуменьшение температурной разницы между тропическими и арктическими водами, чтонеминуемо, в будущем приведёт к замедлению течений.
Одним из самыхизвестных тёплых течений является Гольфстрим, благодаря которому во многихстранах Северной Европы среднегодовая температура на 10 градусов выше, чем вдругих аналогичных климатических зонах Земли. Понятно, что остановка этогоокеанического конвейера тепла очень сильно повлияет на климат Земли. Уже сейчастечение Гольфстрим, стало слабее на 30% по сравнению с 1957 годом.Математическое моделирование показало, чтобы полностью остановить Гольфстримдостаточно будет повышения температуры на 2-2,5 градуса. В настоящее времятемпература Северной Атлантики уже прогрелась на 0,2 градуса по сравнению с70-ми годами. В случае остановки Гольфстрима среднегодовая температура в Европек 2010 году понизится на 1 градус, а после 2010 года дальнейший ростсреднегодовой температуры продолжится. Другие математические модели «сулят»более сильное похолодание Европе.
Согласно этимматематическим расчётам полная остановка Гольфстрима произойдёт через 20 лет, врезультате чего климат Северной Европы, Ирландии, Исландии и Великобританииможет стать холоднее настоящего на 4-6 градусов, усилятся дожди и участятсяшторма. Похолодание затронет также и Нидерланды, Бельгию, Скандинавию и северевропейской части России. После 2020-2030 года потепление в Европе возобновитсяпо сценарию №2.
Сценарий 4 –Глобальное потепление сменится глобальным похолоданием. Остановка Гольфстрима и других океанических вызоветглобальное похолодание на Земле и наступление очередного ледникового периода.
Сценарий 5 — Парниковая катастрофа. Парниковаякатастрофа — самый «неприятный» сценарий развития процессов глобальногопотепления. Автором теории является наш учёный Карнаухов, суть её в следующем.Рост среднегодовой температуры на Земле, вследствие увеличения в атмосфереЗемли содержания антропогенного CO2, вызовет переход в атмосферурастворённого в океане CO2, а также спровоцирует разложениеосадочных карбонатных пород с дополнительным выделением углекислого газа,который, в свою очередь, поднимет температуру на Земле ещё выше, что повлечётза собой дальнейшее разложение карбонатов, лежащих в более глубоких слояхземной коры (в океане содержится углекислого газа в 60 раз больше, чем ватмосфере, а в земной коре почти в 50 000 раз больше). Ледники будут интенсивнотаять, уменьшая альбедо Земли. Такое быстрое повышение температуры будетспособствовать интенсивному поступлению метана из тающей вечной мерзлоты, аповышение температуры до 1,4–5,8°С к концу столетия будет способствоватьразложению метангидратов (льдистых соединений воды и метана), сосредоточенныхпреимущественно в холодных местах Земли. Если учесть, что метан, является в 21раз более сильным парниковым газом, чем CO2 рост температуры наЗемле будет катастрофическим.