Uvod
V zadnjem času imajo človeške dejavnosti izjemno velik vpliv na okolje in globalne sisteme za življenje. Dokaz za to - eden izmed številnih okoljskih problemov - globalno segrevanje - učinek tople grede. Kmalu bo ozračje postalo neprepustno za toploto, posledice pa so lahko zelo globalne - neizogiben dvig gladine svetovnega oceana zaradi taljenja celinskih in gorskih ledenikov, morskega ledu, termičnega širjenja oceanov. Takšno segrevanje podnebja bo povzročilo resne spremembe okoljskih razmer v tundri, na območjih "permafrosta": povečalo se bo sezonsko odmrzovanje tal, kar bo ogrožalo ceste, zgradbe in komunikacije, okrepil se bo postopek preplavljanja in poslabšalo stanje gozdov na permafrostu.
Kopičenje ogljikovega dioksida v ozračju je eden glavnih vzrokov za učinek tople grede. Ogljikov dioksid deluje v ozračju kot steklo v rastlinjaku: prepušča sončno sevanje in ne pušča infrardečega (termičnega) sevanja Zemlje nazaj v vesolje. Vsebnost toplogrednih plinov - CO2, metan itd. - nenehno narašča. Ogljikov dioksid v ozračju deluje kot močan absorber zemeljskega sevanja, ki bi se sicer razpršilo v vesolje. Z absorpcijo in sproščanjem te energije sevanja ogljikov dioksid naredi ozračje toplejše, kot bi bilo sicer.
Fotosinteza pomaga zmanjšati ogljikov dioksid. Rastline iz zraka asimilirajo CO2 in iz njega gradijo svojo biomaso. Vsa vegetacija kopnega iz atmosfere asimilira približno 20-30 milijard ton ogljika v obliki ogljikovega dioksida. En kvadratni meter pragozda odstrani 1-2 kg ogljika iz zraka. Mikroskopske alge, ki plavajo v oceanu, letno asimilirajo približno 40 milijard ton ogljika.
Vendar pa se vegetacija Zemlje ne more spoprijeti z vedno večjim onesnaževanjem ozračja, kar vodi do podnebnih sprememb. V primerjavi s predindustrijsko dobo se je vsebnost ogljikovega dioksida v ozračju povečala za 28%. Če se ne sprejmejo ukrepi za zmanjšanje emisij, se bo do sredine 21. stoletja povprečna globalna temperatura površinske atmosfere povečala za 1,5 - 4,5 0С.
To bo pripeljalo do prerazporeditve padavin, povečanja števila suš in spremembe režima rečnega toka. Talil se bo zgornji sloj permafrosta, ki v Rusiji zavzema približno 10 milijonov km2, raven Svetovnega oceana pa se lahko do leta 2030 dvigne za 20 cm, kar bo povzročilo poplave obalnih ozemelj.
Vzroki za učinek tople grede
Leta 1827 je francoski fizik Joseph Fourier predlagal, da zemeljsko ozračje deluje kot nekakšen kozarec v rastlinjaku: zrak omogoča sončni toploti prehod in preprečuje, da bi izhlapel nazaj v vesolje. In imel je prav. Ta učinek je posledica nekaterih manjših atmosferskih plinov, kot sta vodna para in ogljikov dioksid. Prenašajo vidno in "blizu" infrardečo svetlobo, ki jo oddaja sonce, vendar absorbirajo "daleč" infrardeče sevanje, ki ima nižjo frekvenco in nastane, ko zemeljsko površino segrejejo sončni žarki. Če se to ne bi zgodilo, bi bila Zemlja približno 30 stopinj hladnejša kot zdaj in življenje na njej bi se praktično ustavilo.
Izhajajoč iz dejstva, da je "naravni" učinek tople grede dobro uveljavljen, uravnotežen postopek, je povsem logično domnevati, da bi povečanje koncentracije "toplogrednih" plinov v ozračju vodilo do povečanja učinka tople grede, kar bi posledično vodilo v globalno segrevanje. Količina CO2 (ogljikovega dioksida) v ozračju že več kot stoletje enakomerno narašča zaradi široke uporabe različnih vrst fosilnih goriv (premoga in nafte) kot vira energije. Poleg tega se v ozračje zaradi človekovih dejavnosti sproščajo tudi drugi toplogredni plini, kot so metan, dušikov oksid in različne snovi, ki vsebujejo klor. Kljub temu, da se proizvajajo v manjših količinah, so nekateri od teh plinov v smislu globalnega segrevanja veliko bolj nevarni kot ogljikov dioksid.
Danes malo znanstvenikov, ki se ukvarjajo s tem problemom, oporeka dejstvu, da človekove dejavnosti vodijo do povečanja koncentracije toplogrednih plinov v ozračju. Po mnenju Medvladne komisije za podnebne spremembe bo "povečanje koncentracije toplogrednih plinov povzročilo ogrevanje spodnjega sloja ozračja in površine zemlje ... Kakršna koli sprememba sposobnosti Zemlje, da odraža in absorbira toploto, vključno s povečanjem vsebnosti toplogrednih plinov in aerosolov v ozračju, bo povzročila spremembe temperature ozračja in svetovnih oceanov ter motijo \u200b\u200bstabilne tipe kroženja in vremena. "
Vendar poteka ostra razprava o tem, koliko teh plinov bo povzročilo segrevanje podnebja in v kakšnem obsegu ter kako hitro se bo to zgodilo. Dejstvo je, da je tudi kadar pride do podnebnih sprememb težko biti 100% prepričan. Povprečne svetovne temperature lahko v letih in desetletjih močno nihajo - in to iz naravnih razlogov. Težava je v tem, kaj štejemo za povprečno temperaturo in na podlagi katerih meril presodimo, ali se je res spremenila v eno ali drugo smer.
Konec osemdesetih in v začetku devetdesetih let je bila povprečna letna globalna temperatura več zaporednih let višja kot običajno. To je sprožilo pomisleke, da se je globalno segrevanje, ki ga povzroča človek, že začelo. Znanstveniki soglašajo, da se je povprečna letna svetovna temperatura v zadnjih sto letih zvišala za 0,3 - 0,6 stopinje Celzija. Vendar se med njima ne strinjata, kaj točno je povzročilo ta pojav. Težko je z gotovostjo trditi, ali prihaja do globalnega segrevanja ali ne, saj je opaženi dvig temperature še vedno znotraj naravnih temperaturnih nihanj.
Negotovost glede globalnega segrevanja spodbuja dvom o grozeči nevarnosti. Težava je v tem, da bo, ko se bo hipoteza o antropogenih dejavnikih globalnega segrevanja potrdila, prepozno, da bi kar koli storili.
V zadnjem desetletju besedna zveza "učinek tople grede" tako rekoč ni zapustila televizijskih zaslonov ali strani časopisov. Učni načrti za več disciplin hkrati omogočajo njegovo temeljito preučevanje in skoraj vedno je naveden njegov negativni pomen za podnebje našega planeta. Vendar je ta pojav pravzaprav veliko bolj večplasten, kot je predstavljen laikom.
Brez učinka tople grede bi bilo življenje na našem planetu vprašljivo
Začnemo lahko z dejstvom, da je učinek tople grede na naš planet obstajal skozi njegovo zgodovino. Takšen pojav je preprosto neizogiben za tista nebesna telesa, ki imajo tako kot Zemlja stabilno atmosfero. Brez njega bi na primer Svetovni ocean že zdavnaj zamrznil in višje oblike življenja se sploh ne bi pojavile. Znanstveniki so že zdavnaj znanstveno dokazali, da če v našem ozračju ne bi bilo ogljikovega dioksida, katerega prisotnost je nujna, da se zapusti proces toplogrednega učinka, potem bi temperatura na planetu nihala znotraj -20 0 С, tako da sploh ne bi bilo govora o nastanku življenja.
Vzroki in narava učinka tople grede
V odgovoru na vprašanje: "Kakšen je učinek tople grede?" Najprej je treba opozoriti, da je ta fizični pojav dobil ime po analogiji s procesi, ki se pojavljajo v rastlinjaku med vrtnarji. V njej je ne glede na letni čas vedno nekaj stopinj topleje kot v okoliškem prostoru. Stvar je v tem, da rastline absorbirajo vidno sončno svetlobo, ki popolnoma prosto prehaja skozi steklo, polietilen in na splošno skozi skoraj vsako oviro. Po tem začnejo tudi rastline same oddajati energijo, vendar že v infrardečem območju, katerega žarki ne morejo več prosto premagati istega stekla, zato nastane učinek tople grede. Razlogi za ta pojav so torej ravno v neravnovesju med spektrom vidne sončne svetlobe in tistimi sevanji, ki jih rastline in drugi predmeti oddajajo zunanjemu okolju.
Fizična osnova učinka tople grede
Kar zadeva naš planet kot celoto, tu učinek tople grede izvira iz prisotnosti stabilne atmosfere. Za vzdrževanje temperaturnega ravnovesja mora Zemlja sprostiti toliko energije, kolikor jo prejme od Sonca. Vendar prisotnost ogljikovega dioksida in vode v ozračju, ki absorbirajo infrardeče žarke in tako igrajo vlogo stekla v rastlinjaku, povzroči nastanek tako imenovanih toplogrednih plinov, od katerih se nekateri vrnejo nazaj na Zemljo. Ti plini ustvarijo "odejni učinek" in povečajo temperaturo na površini planeta.
Učinek tople grede na Venero
Iz navedenega lahko sklepamo, da je učinek tople grede značilen ne le za Zemljo, temveč tudi za vse planete in druga nebesna telesa s stabilno atmosfero. Študije, ki so jih opravili znanstveniki, so dejansko pokazale, da ima na primer na površju Venere ta pojav veliko bolj izrazit značaj, kar je predvsem posledica dejstva, da ima njegova zračna ovojnica skoraj sto odstotkov ogljikovega dioksida.
Toplotni učinek je zvišanje temperature zemeljske površine zaradi segrevanja spodnje atmosfere z akumulacijo toplogrednih plinov. Posledično je temperatura zraka višja, kot bi morala biti, in to vodi do takšnih nepopravljivih posledic, kot so podnebne spremembe in globalno segrevanje... Pred nekaj stoletji to ekološki problemobstajalo, vendar ni bilo tako očitno. Z razvojem tehnologij se število virov, ki zagotavljajo učinek tople grede v ozračju, vsako leto povečuje.
Vzroki za učinek tople grede
uporaba vnetljivih mineralov v industriji - premog, nafta, zemeljski plin, ko se zgoreva, se v ozračje sprosti ogromna količina ogljikovega dioksida in drugih škodljivih spojin;
promet - avtomobili in tovornjaki oddajajo izpušne pline, ki prav tako onesnažujejo zrak in povečujejo učinek tople grede;
krčenje gozdov, ki absorbirajo ogljikov dioksid in oddajajo kisik, z uničenjem vsakega drevesa na planetu pa se količina CO2 v zraku poveča;
gozdni požari so še en vir uničevanja rastlin na planetu;
povečanje prebivalstva vpliva na povečanje povpraševanja po hrani, oblačilih, stanovanjih, in da bi to zagotovili, raste industrijska proizvodnja, ki zrak vse bolj onesnažuje s toplogrednimi plini;
agrokemija in gnojila vsebujejo različne količine spojin, zaradi izhlapevanja katerih se sprošča dušik - eden od toplogrednih plinov;
razpadanje in izgorevanje odpadkov na odlagališčih prispevata k povečanju toplogrednih plinov.
Vpliv učinka toplogrednih plinov na podnebje
Glede na rezultate toplogrednega učinka je mogoče ugotoviti, da so glavne spremembe podnebne spremembe. Ker se temperatura zraka vsako leto zvišuje, vode morij in oceanov intenzivneje izhlapevajo. Nekateri znanstveniki napovedujejo, da bo čez 200 let prišlo do takega pojava, kot je "izsuševanje" oceanov, in sicer znaten padec vodostaja. To je ena stran problema. Drugi pa je, da zvišanje temperature vodi do taljenja ledenikov, kar prispeva k povečanju vodostaja Svetovnega oceana in vodi do poplavljanja obal celin in otokov. Povečanje števila poplav in poplav obalnih območij kaže na to, da se gladina oceanskih voda vsako leto povečuje.
Povišanje temperature zraka vodi v dejstvo, da območja, ki so malo navlažena z atmosferskimi padavinami, postanejo sušna in neprimerna za življenje. Tu pridelki umirajo, kar vodi v prehransko krizo za prebivalstvo tega območja. Tudi živali ne najdejo hrane, saj rastline zaradi pomanjkanja vode odmrejo.
Prvi korak je ustaviti krčenje gozdov in posaditi nova drevesa in grmičevje, saj absorbirajo ogljikov dioksid in proizvajajo kisik. Uporaba električnih vozil bo zmanjšala količino izpušnih plinov. Poleg tega lahko iz avtomobilov preklopite na kolesa, kar je za okolje bolj priročno, ceneje in varnejše. Razvijajo se tudi alternativna goriva, ki se žal počasi uvajajo v naše vsakdanje življenje.
19. Ozonska plast: pomen, sestava, možni vzroki za uničenje, sprejeti zaščitni ukrepi.
Ozonska plast Zemlje - To je območje Zemljine atmosfere, v katerem nastaja ozon - plin, ki ščiti naš planet pred škodljivimi vplivi ultravijoličnega sevanja.
Uničenje in izčrpavanje ozonske plasti Zemlje.
Ozonska plast je kljub velikemu pomenu za vsa živa bitja zelo krhka ovira na poti ultravijoličnih žarkov. Njegova celovitost je odvisna od številnih pogojev, vendar je narava v tej zadevi kljub temu prišla do ravnovesja in že več milijonov let se je ozonski sloj Zemlje uspešno spopadel z misijo, ki ji je bila zaupana. Postopki tvorbe in uničenja ozonske plasti so bili strogo uravnoteženi, dokler se človek ni pojavil na planetu in dosegel sedanjo tehnično raven v svojem razvoju.
V sedemdesetih letih. v dvajsetem stoletju je bilo dokazano, da lahko številne snovi, ki jih človek aktivno uporablja v gospodarskih dejavnostih, znatno zmanjšajo nivo ozona v zemeljsko ozračje.
Vključujejo snovi, ki tanjšajo ozonski plašč Zemlje fluorokloroogljikovodiki - freoni (plini, ki se uporabljajo v aerosolih in hladilnikih, sestavljeni iz atomov klora, fluora in ogljika), produkti zgorevanja med visokoletnimi letalskimi leti in izstrelitve raket, tj. snovi, katerih molekule vsebujejo klor ali brom.
Te snovi, ki se sprostijo v ozračje blizu Zemljinega površja, dosežejo zgornji del meja ozona... Tam pod vplivom ultravijoličnega sevanja propadajo, tvorijo klor in brom, ki pa v interakciji s stratosferskim ozonom znatno zmanjšata njegovo količino.
Vzroki za uničenje in izčrpavanje ozonske plasti Zemlje.
Ponovno podrobneje razmislimo o vzrokih za uničenje zemeljske ozonske plasti. Hkrati ne bomo upoštevali naravnega razpada molekul ozona; osredotočili se bomo na človekovo gospodarsko dejavnost.
Mehanizem učinka tople grede je naslednji. Sončne žarke, ki dosežejo Zemljo, absorbira površina tal, rastlinstvo, vodna površina itd. Ogrevane površine oddajajo toplotno energijo nazaj v ozračje, vendar že v obliki dolgovalovnega sevanja.
Atmosferski plini (kisik, dušik, argon) ne absorbirajo toplotnega sevanja z zemeljske površine, ampak ga razpršijo. Vendar pa se zaradi izgorevanja fosilnih goriv in drugih industrijskih procesov v ozračju kopičijo: ogljikov dioksid, ogljikov monoksid, različni ogljikovodiki (metan, etan, propan itd.), Ki se ne razpršijo, ampak absorbirajo toplotno sevanje, ki prihaja s površja Zemlje. Nastali zaslon je tisto, kar vodi do pojava učinka tople grede - globalnega segrevanja.
Prisotnost teh plinov poleg učinka tople grede povzroči nastanek t.i. fotokemični smog. Hkrati pa ogljikovodiki zaradi fotokemijskih reakcij tvorijo zelo strupene produkte - aldehide in ketone.
Globalno segrevanje je ena najpomembnejših posledic antropogenega onesnaževanja biosfere. Kaže se tako v podnebnih spremembah kot v bioti: proizvodni proces v ekosistemih, premik meja rastlinskih formacij, spremembe pridelkov. Še posebej močne spremembe lahko vplivajo na visoke in srednje zemljepisne širine. Po napovedih se bo tu atmosferska temperatura najbolj opazno dvignila. Narava teh regij je še posebej dovzetna za različne vplive in si izredno počasi opomore.
Zaradi segrevanja se bo območje tajge premaknilo proti severu za približno 100-200 km. Dvig gladine oceana zaradi segrevanja (taljenja ledu in ledenikov) je lahko do 0,2 m, kar bo povzročilo poplavljanje ustja velikih, zlasti sibirskih rek.
Na redni konferenci držav udeleženk Konvencije o preprečevanju podnebnih sprememb leta 1996 v Rimu leta 1996 je bila ponovno potrjena potreba po usklajenih mednarodnih ukrepih za rešitev tega problema. V skladu s konvencijo so se industrializirane države in države z gospodarstvi v prehodu zavezale k stabilizaciji proizvodnje toplogrednih plinov. Države Evropske unije so v svoje nacionalne programe vključile določbe za zmanjšanje emisij ogljikovega dioksida za 20% do leta 2005.
Leta 1997 je bil podpisan Kjotski sporazum (Japonska), v skladu s katerim so se razvite države zavezale, da bodo do leta 2000 stabilizirale emisije toplogrednih plinov na ravni iz leta 1990.
Po tem pa so se emisije toplogrednih plinov celo povečale. K temu je pripomogel izstop ZDA iz Kjotskega sporazuma iz leta 2001. Tako je izvajanje tega sporazuma grozilo z motnjami, saj je bila kršena kvota, potrebna za začetek veljavnosti tega sporazuma.
V Rusiji so zaradi splošnega upada proizvodnje leta 2000 emisije toplogrednih plinov znašale 80% od ravni iz leta 1990. Zato je Rusija leta 2004 ratificirala Kjotski sporazum in mu podelila pravni status. Zdaj (2012) ta sporazum velja, pridružujejo se mu tudi druge države (na primer Avstralija), vendar kljub temu odločitve kjotskega sporazuma ostajajo neizpolnjene. Vendar se boj za izvajanje Kjotskega sporazuma nadaljuje.
Eden najbolj znanih borcev proti globalnemu segrevanju je nekdanji podpredsednik ZDA A. Gore... Po porazu na predsedniških volitvah leta 2000 se je posvetil boju proti globalnemu segrevanju. "Rešite svet, preden bo prepozno!" - to je njegov slogan. Oborožen z nizom diapozitivov je potoval po vsem svetu in razlagal znanstvene in politične vidike globalnega segrevanja, možne resne posledice v bližnji prihodnosti, če ne boste omejili rasti emisij ogljikovega dioksida v ozračje, ki jih povzročajo človeške dejavnosti.
A. Gore je napisal znano knjigo »Neprijetna resnica. Globalno segrevanje, kako ustaviti planetarno katastrofo. V njem prepričljivo in upravičeno piše: »Včasih se zdi, da naša podnebna kriza poteka počasi, v resnici pa se dogaja zelo hitro in postane resnično planetarna nevarnost. Da bi premagali grožnjo, moramo najprej priznati dejstvo, da obstaja. Zakaj se zdi, da naši voditelji ne slišijo tako glasnih opozoril o nevarnosti? Resnici se upirajo, saj se bodo v trenutku izpovedi soočili s svojo moralno dolžnostjo - ukrepati. Ali je veliko bolj priročno prezreti opozorilo o nevarnosti? Morda pa neprijetna resnica ne izgine samo zato, ker je ne bi opazili. "
Leta 2006 je za svojo knjigo prejel ameriško literarno nagrado. Po knjigi je nastal dokumentarni film “ Neprijetna resnica " z A. Goreom v naslovni vlogi. Film je leta 2007 prejel oskarja in se uvrstil v rubriko "Vsi bi morali vedeti". Istega leta je A. Gore (skupaj s skupino strokovnjakov IPCC) prejel Nobelovo nagrado za mir za svoje delo na področju varstva okolja in raziskav podnebnih sprememb.
Trenutno se A. Gore tudi aktivno nadaljuje z globalnim segrevanjem, saj je samostojni svetovalec Medvladnega odbora za podnebne spremembe (IPCC), ki sta ga ustanovila Svetovna meteorološka organizacija (WMO) in Program Združenih narodov za okolje (UNEP).
Globalno segrevanje in učinek tople grede
Leta 1827 je francoski fizik J. Fourier predlagal, da zemeljska atmosfera opravlja funkcijo stekla v rastlinjaku: zrak omogoča sončni toploti prehod, vendar ne dovoli, da bi izhlapel nazaj v vesolje. In imel je prav. Ta učinek je posledica nekaterih atmosferskih plinov, kot sta vodna para in ogljikov dioksid. Prenašajo vidno in "blizu" infrardečo svetlobo, ki jo oddaja sonce, vendar absorbirajo "daleč" infrardeče sevanje, ki nastane, ko zemeljsko površino segrejejo sončni žarki in ima manjšo frekvenco (slika 12).
Leta 1909 je švedski kemik S. Arrhenius prvič poudaril ogromno vlogo ogljikovega dioksida kot regulatorja temperature priplastnih slojev zraka. Ogljikov dioksid prosto prehaja sončne žarke na zemeljsko površino, vendar absorbira večino zemeljskega toplotnega sevanja. To je nekakšen ogromen zaslon, ki preprečuje ohlajanje našega planeta.
Temperatura površja Zemlje nenehno narašča, v XX stoletju pa narašča. za 0,6 ° C. Leta 1969 je bilo 13,99 ° C, leta 2000 - 14,43 ° C. Tako je povprečna temperatura Zemlje trenutno okoli 15 ° C. Pri določeni temperaturi sta površje in ozračje planeta v toplotnem ravnovesju. Ogrevano z energijo Sonca in infrardečim sevanjem ozračja se površina Zemlje v ozračje v povprečju vrne v enakovredni količini energije. To je energija izhlapevanja, konvekcije, prevodnosti toplote in infrardečega sevanja.
Slika: 12. Shematski prikaz učinka tople grede zaradi prisotnosti ogljikovega dioksida v ozračju
V zadnjem času je človeška dejavnost uvedla neravnovesje v razmerju med absorbirano in sproščeno energijo. Pred človekovim posegom v globalne procese na planetu so bile spremembe, ki so se dogajale na njegovi površini in v ozračju, povezane z vsebnostjo plinov v naravi, ki so jih z lahkotno roko znanstvenikov imenovali »toplogredni« plini. Ti plini vključujejo ogljikov dioksid, metan, dušikov oksid in vodno paro (slika 13). Zdaj so dodali antropogene klorofluoroogljikovodike (CFC). Brez plinske odeje, ki obdaja Zemljo, bi bila temperatura na njeni površini za 30-40 stopinj nižja. Obstoj živih organizmov bi bil v tem primeru zelo problematičen.
Toplogredni plini začasno zadržujejo toploto v našem ozračju in s tem ustvarjajo tako imenovani učinek tople grede. Zaradi človeških dejavnosti, ki jih povzroči človek, nekateri toplogredni plini povečajo svoj delež v celotnem ravnovesju ozračja. To velja predvsem za ogljikov dioksid, katerega vsebnost iz desetletja v desetletje nenehno narašča. Ogljikov dioksid ustvarja 50% učinka tople grede, CFC predstavlja 15-20%, metan pa 18%.
Slika: 13. Delež antropogenih plinov v ozračju s toplogrednim učinkom dušika 6%
V prvi polovici XX. vsebnost ogljikovega dioksida v ozračju je bila ocenjena na 0,03%. Leta 1956 so znanstveniki v okviru prvega mednarodnega geofizičnega leta izvedli posebne študije. Podatki so bili prilagojeni in so znašali 0,028%. Leta 1985 so bile ponovno opravljene meritve in izkazalo se je, da se je količina ogljikovega dioksida v ozračju povečala na 0,034%. Tako je povečanje vsebnosti ogljikovega dioksida v ozračju dokazano dejstvo.
V zadnjih 200 letih se je zaradi antropogenih dejavnosti vsebnost ogljikovega monoksida v ozračju povečala za 25%. To je po eni strani posledica intenzivnega izgorevanja fosilnih goriv: plina, nafte, skrilavca, premoga itd., Po drugi strani pa letnega upada gozdnih površin, ki so glavni absorberji ogljikovega dioksida. Poleg tega razvoj kmetijskih sektorjev, kot sta gojenje riža in živinoreja, pa tudi povečanje površin mestnih odlagališč povzroča povečanje izpusta metana, dušikovega oksida in nekaterih drugih plinov.
Drugi najpomembnejši toplogredni plin je metan. Njegova vsebnost v ozračju se letno poveča za 1%. Najpomembnejši dobavitelji metana so odlagališča, govedo, riževa polja. Zaloge plina na odlagališčih velikih mest se lahko štejejo za majhna plinska polja. Kar zadeva riževa polja, se je izkazalo, da se kljub velikemu sproščanju metana v ozračje sprošča razmeroma malo, saj ga večino razgrajujejo bakterije, povezane z riževim koreninskim sistemom. Tako riževi kmetijski ekosistemi na splošno zmerno vplivajo na sproščanje metana v ozračje.
Danes ni več dvoma, da bo trend uporabe pretežno fosilnih goriv neizogibno vodil do svetovnih katastrofalnih podnebnih sprememb. Pri sedanji stopnji uporabe premoga in nafte se v naslednjih 50 letih predvideva porast povprečne letne temperature na planetu v območju od 1,5 ° C (blizu ekvatorja) do 5 ° C (na visokih zemljepisnih širinah).
Dvig temperature zaradi učinka tople grede ogroža okoljske, gospodarske in socialne posledice brez primere. Raven vode v oceanih se lahko zaradi morske vode in taljenja polarnega ledu dvigne za 1-2 m. (Zaradi toplogrednega učinka se je gladina Svetovnega oceana v 20. stoletju že povečala za 10–20 cm.) Ugotovljeno je bilo, da dvig gladine morja za 1 mm vodi do umika obale za 1,5 m.
Če se gladina morja dvigne za približno 1 m (in to je najslabši scenarij), potem za 2100 približno 1% ozemlja Egipta, 6% ozemlja Nizozemske, 17,5% ozemlja Bangladeša in 80% atola Majuro, ki je del maršala - ribolovni otoki. To bo začetek tragedije za 46 milijonov ljudi. Po najbolj pesimističnih napovedih se je dvig nivoja Svetovnega oceana v XXI. lahko pomeni izginotje s svetovnega zemljevida držav, kot so Nizozemska, Pakistan in Izrael, poplavljanje večine Japonske in nekaterih drugih otoških držav. Sankt Peterburg, New York in Washington lahko gredo pod vodo. Medtem ko nekatera območja kopnega tvegajo, da bodo na dnu morja, bodo druga prizadela najhujša suša. Azovskemu in Aralskemu morju ter številnim rekam grozi izumrtje. Območje puščav se bo povečalo.
Skupina švedskih klimatologov je ugotovila, da se je od leta 1978 do 1995 površina plavajočega ledu v Arktičnem oceanu zmanjšala za približno 610 tisoč km 2, tj. za 5,7%. Hkrati se je izkazalo, da se skozi ožino Fram, ki ločuje Svalbardski arhipelag (Svalbard) od Grenlandije, do 2600 km 3 lebdečega ledu izvede v odprti Atlantik s povprečno hitrostjo približno 15 cm / s (kar je približno 15-20 krat več kot tok take reke kot Kongo).
Julija 2002 je klic na pomoč prišel iz majhne otoške države Tuvalu, ki se nahaja na devetih atolih v južnem Tihem oceanu (26 km 2, 11,5 tisoč prebivalcev). Tuvalu počasi, a zanesljivo tone pod vodo - najvišja točka v državi se dvigne le 5 m nadmorske višine. V začetku leta 2004 so elektronski mediji razširili izjavo, da pričakovani visoki plimovalni valovi, povezani z novo luno, lahko za nekatere čas za dvig morske gladine na tem območju za več kot 3 m, kar je posledica dviga gladine morja zaradi globalnega segrevanja. Če se bo ta trend nadaljeval, bo drobno državo odneslo z obličja zemlje. Vlada Tuvalu sprejema ukrepe za premestitev državljanov v sosednjo državo Niue.
Povišanje temperature bo povzročilo zmanjšanje vlažnosti tal v mnogih predelih zemlje. Suša in tajfuni bodo postali običajni. Arktični ledeni pokrov se bo zmanjšal za 15%. V prihodnjem stoletju bo ledena odeja rek in jezer na Severni polobli zdržala 2 tedna manj kot v 20. stoletju. Led se bo talil v gorah Južne Amerike, Afrike, Kitajske in Tibeta.
Globalno segrevanje bo vplivalo na stanje svetovnih gozdov. Gotovo je, da gozdna vegetacija obstaja v zelo ozkem območju temperature in vlažnosti. Večina lahko umre, zapleten ekološki sistem bo v fazi uničenja, kar bo povzročilo katastrofalno zmanjšanje genske raznolikosti rastlin. Kot posledica globalnega segrevanja na Zemlji že v drugi polovici XXI stoletja. lahko izgine s četrtine na polovico vrst kopenske flore in favne. Tudi v najugodnejših razmerah bo do sredine stoletja neposredna grožnja izumrtja obesila skoraj 10% vrst kopenskih živali in rastlin.
Študije so pokazale, da je za preprečitev svetovne katastrofe treba zmanjšati emisije ogljika v ozračje na 2 milijardi ton na leto (tretjino sedanje količine). Glede na naravno rast prebivalstva do leta 2030–2050. na prebivalca, ne bi smelo biti več kot 1/8 količine ogljika na prebivalca danes.
MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE REPUBLIKE BELORUSIJE
UO "DRŽAVNA EKONOMSKA UNIVERZA V BELORUSIJI"
ESEJ
po disciplinah: Osnove ekologije in varčevanja z energijo
na temo: Toplotni učinek: vzroki in posledice
Preveril: T.N. Filipovič
ZGODOVINSKE INFORMACIJE
Zamisel o mehanizmu toplogrednega učinka je leta 1827 prvič predstavil Joseph Fourier v članku "Opomba o temperaturah sveta in drugih planetov", v katerem je obravnaval različne mehanizme nastanka podnebja Zemlje, medtem ko jih je obravnaval kot dejavnike, ki vplivajo na celotno toplotno bilanco Zemlje ( ogrevanje s sončnim sevanjem, hlajenje zaradi sevanja, notranja toplota Zemlje) in dejavniki, ki vplivajo na prenos toplote in temperature klimatskih pasov (toplotna prevodnost, atmosferska in oceanska cirkulacija).
Pri preučevanju vpliva atmosfere na sevalno ravnovesje je Fourier analiziral poskus M. de Saussureja s posodo, počrnjeno od znotraj in prekrito s steklom. De Saussure je izmeril temperaturno razliko med notranjo in zunaj take posode, ki je bila izpostavljena neposredni sončni svetlobi. Fourier je dvig temperature znotraj takšnega »mini rastlinjaka« v primerjavi z zunanjo temperaturo pojasnil z dvema dejavnikoma: z blokiranjem konvektivnega prenosa toplote (steklo preprečuje odtok ogrevanega zraka od znotraj in dotokom hladnega zraka od zunaj) in različno preglednostjo stekla v vidnem in infrardečem območju.
Prav slednji dejavnik je v poznejši literaturi dobil ime toplogrednega učinka - z absorpcijo vidne svetlobe se površina segreje in oddaja toplotne (infrardeče) žarke; Ker je steklo prozorno za vidno svetlobo in je skoraj neprozorno za toplotno sevanje, kopičenje toplote vodi do takšnega zvišanja temperature, pri kateri količina toplotnih žarkov, ki prehajajo skozi steklo, zadostuje za vzpostavitev toplotnega ravnovesja.
Fourier je predpostavil, da so optične lastnosti Zemljine atmosfere podobne optičnim lastnostim stekla, da je njegova preglednost v infrardečem območju manjša kot v optičnem območju.
VZROKI UČINEKA GELENHOUSE
Vedno večje količine zgorelega goriva, prodiranje industrijsko proizvedenih plinov v ozračje, obsežno gorenje in krčenje gozdov, anaerobna fermentacija in še veliko več - vse to je pripeljalo do pojava takšnega globalnega okoljskega problema, kot je učinek tople grede.
Glavne kemikalije toplogrednih plinov so naslednjih pet plinov:
Ogljikov dioksid (50% učinka tople grede);
Klorofluoroogljikovodiki (25%);
Dušikov oksid (8%);
Prizemni ozon (7%);
Metan (10%).
Ogljikov dioksid vstopi v ozračje kot posledica zgorevanja različnih goriv. Približno 1/3 količine ogljikovega dioksida nastane zaradi gorenja in krčenja gozdov, pa tudi zaradi dezertifikacije. Zmanjšanje gozdov pomeni zmanjšanje količine zelenih rastlin, ki lahko absorbirajo ogljikov dioksid med fotosintezo. Vsako leto se vsebnost ogljikovega dioksida v Zemljini atmosferi poveča v povprečju za 0,5%.
Klorofluoroogljikovodiki prispevajo približno 25% celotnega učinka toplogrednih plinov. Predstavljajo dvojno nevarnost za ljudi in naravo Zemlje: najprej prispevajo k razvoju toplogrednega učinka; drugič, uničujejo ozon v ozračju.
Metan je eden najpomembnejših toplogrednih plinov. Vsebnost metana v atmosferi se je v zadnjih 100 letih podvojila. Glavni vir metana, ki vstopa v zemeljsko atmosfero, je naravni proces anaerobne fermentacije, ki poteka v mokrih riževih industrijah, v živinoreji, na čistilnih območjih, pri razgradnji komunalnih in stanovanjskih in komunalnih odpadnih voda, v procesih razpada in razgradnje organskih snovi na odlagališčih gospodinjskih odpadkov in itd. K povečanju prostega metana v ozračju našega planeta pomembno prispeva tudi onesnaževanje zemeljske površine in Svetovnega oceana z nafto.
Dušikov oksid nastaja v številnih tehnoloških procesih sodobne kmetijske proizvodnje (na primer med nastajanjem in uporabo organskih gnojil), pa tudi kot posledica zgorevanja vedno večje količine različnih goriv.
MOŽNI SCENARIJI GLOBALNIH PODNEBNIH SPREMEMB
Globalne podnebne spremembe so zelo zapletene, zato sodobna znanost ne more dati nedvoumnega odgovora, kaj nas čaka v bližnji prihodnosti. Obstaja veliko scenarijev za razvoj razmer. Za določitev teh scenarijev se upoštevajo dejavniki, ki upočasnjujejo in pospešujejo globalno segrevanje.
Dejavniki, ki pospešujejo globalno segrevanje:
Emisije CO 2, metana in dušikovega oksida zaradi človeških dejavnosti;
Razkroj geokemičnih virov karbonatov zaradi zvišanja temperature s sproščanjem CO 2. Zemeljska skorja vsebuje 50.000-krat več ogljikovega dioksida v vezanem stanju kot atmosfera;
Povečanje vsebnosti vodne pare v zemeljski atmosferi zaradi povišanja temperature in s tem izhlapevanja oceanske vode;
Sprostitev CO 2 v svetovnem oceanu zaradi njegovega segrevanja (topnost plinov se zmanjšuje s povečanjem temperature vode). Ko temperatura vode narašča, se topnost CO2 v njej zmanjša za 3% za vsako stopinjo. Svetovni oceani vsebujejo 60-krat več CO 2 kot zemeljsko ozračje (140 bilijonov ton);
Zmanjšanje albeda Zemlje (odbojnost površja planeta) zaradi taljenja ledenikov, spremembe podnebnih pasov in vegetacije. Morska površina odseva bistveno manj sončnih žarkov kot polarni ledeniki in sneg planeta, gore brez ledenikov in imajo tudi nižjo albedo, drevesna vegetacija, ki se premika proti severu, pa ima nižji albedo kot rastline tundre. V zadnjih petih letih se je zemeljski albedo že zmanjšal za 2,5%;
Emisija metana med odtaljevanjem večne zmrzali;
Razpad metanskih hidratov - kristalnih ledenih spojin vode in metana, ki jih vsebujejo polarna območja Zemlje.
Dejavniki, ki upočasnjujejo globalno segrevanje:
Globalno segrevanje povzroča upočasnitev hitrosti oceanskih tokov, upočasnitev toplega Golfskega toka pa bo znižala temperaturo na Arktiki;
S povišanjem temperature na Zemlji se povečuje izhlapevanje in s tem oblačnost, ki je nekakšna ovira sončnim žarkom. Območje oblaka se poveča za približno 0,4% za vsako stopnjo segrevanja;
S povečanjem izhlapevanja se povečuje količina padavin, kar prispeva k zmrzovanju, in močvirji so znani kot eden glavnih skladišč CO 2;
Povišanje temperature bo prispevalo k razširitvi območja toplih morij in s tem k razširitvi območja mehkužcev in koralnih grebenov; ti organizmi so aktivno vključeni v odlaganje CO 2, ki se uporablja za gradnjo školjk;
Povečanje koncentracije CO 2 v atmosferi spodbuja rast in razvoj rastlin, ki so aktivni sprejemalci (porabniki) tega toplogrednih plinov.
Tu je 5 scenarijev za prihodnost planeta Zemlje:
Scenarij 1 - Globalno segrevanje bo prišlo postopoma. Zemlja je zelo velik in zapleten sistem, sestavljen iz velikega števila medsebojno povezanih strukturnih komponent. Planet ima mobilno ozračje, katerega gibanje zračnih mas porazdeli toplotno energijo po zemljepisnih širinah, na Zemlji je ogromen akumulator toplote in plinov - Svetovni ocean (ocean nabere 1000-krat več toplote kot ozračje) Spremembe v tako zapletenem sistemu ne morejo hitro nastopiti. Stoletja in tisočletja bodo minila, preden bomo lahko presodili kakšne oprijemljive podnebne spremembe.
2. scenarij - Globalno segrevanje se bo zgodilo razmeroma hitro. Trenutno najbolj "priljubljen" scenarij. Po različnih ocenah se je v zadnjih sto letih povprečna temperatura na našem planetu zvišala za 0,5-1 ° C, koncentracija CO 2 se je povečala za 20-24%, metana pa za 100%. V prihodnosti se bodo ti procesi nadaljevali in do konca 21. stoletja se bo povprečna temperatura zemeljskega površja lahko zvišala z 1,1 na 6,4 ° C. Nadaljnje taljenje arktičnega in antarktičnega ledu lahko pospeši procese globalnega segrevanja zaradi spremembe albeda na planetu. Po mnenju nekaterih znanstvenikov samo ledene kape planeta zaradi odboja sončnega sevanja ohladijo našo Zemljo za 2 ° C, led, ki prekriva površino oceana, pa bistveno upočasni procese prenosa toplote med razmeroma toplimi oceanskimi vodami in hladnejšo površinsko plastjo ozračja. Poleg tega nad ledenimi pokrovčki praktično ni glavnega toplogrednega plina - vodne pare, saj ta zamrzne.
Globalno segrevanje bo spremljalo dvig morske gladine. Od leta 1995 do 2005 se je gladina Svetovnega oceana že dvignila za 4 cm, namesto predvidenih 2 cm. Če se nivo Svetovnega oceana še naprej dviguje z enako hitrostjo, bo do konca XXI stoletja skupni dvig njegove ravni 30 - 50 cm, kar bo povzročil delne poplave številnih obalnih območij, zlasti prebivalstva Azije. Ne smemo pozabiti, da približno 100 milijonov ljudi na Zemlji živi na nadmorski višini manj kot 88 centimetrov.
Poleg naraščajoče morske gladine globalno segrevanje vpliva na moč vetrov in razporeditev padavin na planetu. Posledično se bosta na planetu povečali pogostost in obseg različnih naravnih nesreč (nevihte, orkani, suše, poplave).
Trenutno je suša prizadeta 2% vseh zemljišč, po napovedih nekaterih znanstvenikov bo do leta 2050 suša pokrila do 10% vseh površin na celinah. Poleg tega se bo spremenila porazdelitev padavin po letnih časih.
V severni Evropi in zahodnih ZDA se bo količina padavin in pogostost neviht povečala, orkani bodo divjali 2-krat pogosteje kot v 20. stoletju. Podnebje srednje Evrope bo postalo spremenljivo, v osrčju Evrope bodo zime postale toplejše in poletje deževno. Vzhodna in južna Evropa, vključno s Sredozemljem, se spopada s sušo in vročino.
