Глобальное потепление

     Введение 

     Впервые о глобальном потеплении заговорили еще в 60-х годах прошлого столетия. На основе многолетних наблюдений ученые пришли к выводу о повышении средней  глобальной приземной температуры  воздуха на несколько десятых  градуса.

     Проблема  изменения климата сегодня чрезвычайно  актуальна. Климат на нашей планете  меняется и меняется достаточно быстро, что не отрицает уже ни один ученый. Однако на повестке дня стоят опасения, что к естественному изменению  климата добавилось потепление, вызванное  деятельностью человека.

     Глобальное  изменение климата, обусловленное  “парниковым эффектом”, стало в  настоящее время важнейшей международной  и политической проблемой. “Парниковый” щит, который поддерживает температуру  поверхности планеты, в современных  условиях достаточную для сохранения жизни, превратится в тепловую ловушку, угрожающую изменить всю биосферу.

     Изменение климата не означает простое повышение  температуры. Под устоявшимся термином «глобальное изменение климата» понимают перестройку всех геосистем. А потепление рассматривают лишь как один из аспектов изменений. Данные наблюдений свидетельствуют о повышении  уровня Мирового океана, таянии ледников и вечной мерзлоты, усилении неравномерности  выпадения осадков, изменении режима стока рек и других глобальных изменениях, связанных с неустойчивостью  климата.

     В данном реферате рассмотрим  проблему глобального потепления и возможные последствия его, а также одну из его причин – парниковый эффект.  

     1.Парниковый эффект: источники, механизм возникновения 

     Парнико́вый эффе́кт — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Парниковый эффект был обнаружен Жозефом Фурье в 1824 году и впервые был количественно исследован Сванте Аррениусом в 1896 году.

     Парниковый  эффект наблюдал каждый: в теплицах или парниках температура всегда выше, чем снаружи. То же самое наблюдается и в масштабах Земного шара: солнечная энергия, проходя через атмосферу нагревает поверхность Земли, но излучаемая Землей тепловая энергии не может улетучиться обратно в космос, так как атмосфера Земли задерживает ее, действуя наподобие полиэтилена в парнике: она пропускает короткие световые волны от Солнца к Земле и задерживает длинные тепловые (или инфракрасные) волны, излучаемые поверхностью Земли. Возникает эффект парника. Парниковый эффект возникает из-за наличия в атмосфере Земли газов, которые обладают способностью задерживать длинные волны. Они получили название «парниковых» или «тепличных» газов.

     Парниковые  газы присутствовали в атмосфере  в небольших количествах (около 0,1%) с момента ее образования. Этого  количества было достаточно, чтобы  поддерживать за счет парникового эффекта  тепловой баланс Земли на уровне, пригодном  для жизни. Это так называемый естественный парниковый эффект, не будь его средняя температура поверхности  Земли была бы на 30°С меньше, т.е. не +14° С, как сейчас, а -17°С.

     Естественный  парниковый эффект ничем не грозит ни Земле, ни человечеству, поскольку  общее количество парниковых газов  поддерживалось на одном уровне за счет круговорота природы, более  того, ему мы обязаны жизнью.

     Но  увеличение в атмосфере концентрации парниковых газов приводит к усилению парникового эффекта и нарушению  теплового баланса Земли. Именно это и произошло в последние два столетия развития цивилизации.

     Прежде  всего надо понять, что происходит в природе. А происходит следующее. Во-первых, надежно зарегистрирован  ежегодный рост концентрации диоксида углерода (СО2,) в атмосфере. Измерения  начались в 1958 г. на станции Мауна-Лоа, расположенной на склоне крупнейшего в мире действующего вулкана с тем же названием, находящегося на Гавайских островах, а сейчас они проводятся на более чем десятке станций, разбросанных по всему миру.

     Во-вторых, последние десятилетия действительно  растет средняя глобальная температура  атмосферы (хотя это оспаривается рядом  ученых). Но достоверной причинно-следственной связи роста концентрации СО2, в  атмосфере с происходящим потеплением  не установлено. Мы не знаем, действительно  ли наблюдаемое потепление происходит из-за роста СО2, или у него другие причины.

     В-третьих, как показывает статистика, наряду с потеплением усиливаются аномалии климата, и это усиление значительно. Оно проявляется, в частности, в  том, что в разных частях мира отмечаются как аномальная жара, так и аномальные морозы. В одно и то же время в  одних местах идут мощные дожди (с  наводнениями или селями), в других – на фоне невиданной жары сильнейшая засуха. Последние годы дали нам  немало примеров этих печальных событий, так что сегодня практически  каждый из нас в той или иной мере на себе ощутил последствия таких  аномалий.

     Во второй половине XX века началось резкое увеличение содержания в атмосфере так называемых парниковых газов – диоксида углерода, метана, оксида азота, фреонов и озона. Эти вещества действуют так же, как окна теплицы: пропускают сквозь себя солнечные лучи, но не дают теплу нагретой Земли рассеиваться в пространство. Все эти газы, как, оказалось, хорошо пропускают солнечные лучи к земной поверхности и заметно поглощают длинноволновое тепловое излучение поверхности Земли и нижних слоев атмосферы. Часть этого поглощённого теплового излучения возвращается обратно к земной поверхности, создавая парниковый эффект. Содержание таких газов в атмосфере увеличивается также из - за выжигания тропических лесов под пастбища. Лес играет важную роль в поглощении углекислого газа и выделение кислорода, а значит, регулирует глобальную температуру, и уменьшают парниковый эффект.

       Постоянное повышение концентрации парниковых газов обусловлено рядом причин.

     Основная масса диоксида углерода образуется при сжигании ископаемого топлива (уголь, нефть, природный газ), использование которого с каждым годом увеличивается. Ныне ежегодно выбросы СО₂ в атмосферу в мире составляют примерно 25 млрд. тонн, причем основной «вклад» (около 75% от общего количества выбросов) вносят промышленного развитые страны.

     Постепенно в атмосфере увеличивается содержание метана (в среднем на 1% в год) связано с развитием интенсивного рисоводства, скотоводства, сжиганием биомассы.

     Увеличение содержания в атмосфере оксида азота (примерно на 0,3% в год) объясняется в основном расширением производства и применения азотных удобрений в сельском хозяйстве.

     С конца 50 – х годов в промышленном производстве стали, широко применятся фреоны (хлорфторуглероды), и в настоящее время выброс их в мире достигает 1,4 млн. тонн в год, с тенденцией ежегодного увеличения выбросов на 4%. Так, вычислено, что воздействие 1 молекулы метана в 25 раз интенсивнее, чем 1 молекулы СО₂, а молекула фреона активнее в 11 тыс. раз! Поэтому быстрый рост в атмосфере концентраций метана и фреонов гораздо опаснее, чем увеличение содержания углекислого газа.

     Если  текущие темпы сохранятся, то содержание углекислого газа в атмосфере  увеличится вдвое к 2060 году по сравнением с доиндустриальным уровнем, а к  концу столетия – в четыре раза. Это очень обеспокоивает, так  как жизненный цикл СО₂ в атмосфере составляет более ста лет, по сравнению с восьмидневным циклом водяного пара.

     Какие газы называют «парниковыми»?

     К наиболее известным и распространенным парниковым газам относятся водяной пар (Н₂О), углекислый газ (CO₂), метан (СН₄) и веселящий газ или закись азота (N₂O). Это парниковые газы прямого действия. Большая часть их образуется в процессе сжигания органического топлива.

     Кроме того, есть еще две группы парниковых газов прямого действия, это галоуглероды и гексафторид серы (SF6). Их выбросы в атмосферу связанны с современными технологиями и промышленными процессами (электроника и холодильное оборудование). Их количество в атмосфере совсем ничтожно, но их влияние на парниковый эффект (т.н. потенциал глобального потепления/ПГП), в десятки тысяч раз сильнее, чем CO₂.

     Водяной пар — основной парниковый газ, ответственный более чем за 60% естественного парникового эффекта. Антропогенное увеличение его концентрации в атмосфере пока не отмечалось. Однако увеличение температуры Земли, вызванное другими факторами, усиливает испарение воды океана, что, может привести к росту концентрации водяного пара в атмосфере и – к усилению парникового эффекта. С другой стороны, облака в атмосфере отражают прямой солнечный свет, что уменьшает поступление энергии на Землю и, соответственно, снижает парниковый эффект.

     Углекислый  газ – наиболее известный из парниковых газов. Естественными источниками СО₂ являются вулканические выбросы, жизнедеятельность организмов. Антропогенными источниками являются сжигание органического топлива (включая лесные пожары), а также целый ряд промышленных процессов (например, производство цемента, стекла). Углекислый газ, по мнению большинства исследователей, несет основную ответственность за глобальное потепление, вызванное «парниковым эффектом». Концентрация CO₂ за два века индустриализации выросла более чем на 30% и коррелируется с изменением среднемировой температуры.

     Метан - второй по значимости парниковый газ. Гигантский выброс метана, скопившегося под морским дном, 55 миллионов лет назад разогрел Землю на 7 градусов Цельсия.

     То  же самое может произойти и  сейчас - это предположение подтвердили  исследователи из HАСА. Используя  компьютерные симуляции древнего климата, они пытались лучше понять роль метана в его изменении. Сейчас большинство  исследований парникового эффекта  фокусируется на роли углекислого газа в этом эффекте, хотя потенциал метана по удержанию тепла в атмосфере  превышает способности углекислого  газа в 20 раз.

     Разнообразные бытовые приборы, работающие на газе, вносят свою долю в увеличение содержания метана в атмосфере 

     За  последние 200 лет содержание метана в атмосфере увеличилось более  чем в 2 раза благодаря разложению органических останков в болотах  и сырых низменностях, а также  утечек с созданных человеком  объектов: газовых трубопроводов, угледобывающих шахт, в результате увеличения ирригации  и выделения газов домашним скотом. Животноводство, применение удобрений, сжигание угля и другие источники дают около 250 миллионов тонн метана в год. Количество метана в атмосфере невелико, но его парниковый эффект или потенциал глобального потепления (ПГП) в 21 раз сильнее, чем у СO₂.

     Существует еще один источник метана - разлагающиеся органические остатки в океанических отложениях, сохранившиеся в замерзшем виде под морским дном.

       Закись азота – третий по значимости парниковый газ: его воздействие в 310 раз сильнее, чем у СO_2,, но содержится в атмосфере он в очень небольших количествах. В атмосферу попадает в результате жизнедеятельности растений и животных, а также при производстве и применении минеральных удобрений, работе предприятий химической промышленности.

     Галоуглероды  (гидрофторуглероды и перфторуглероды) - газы, созданные для замены озоноразрушающих веществ. Используются в основном в холодильном оборудовании. Имеют исключительно высокие коэффициенты влияния на парниковый эффект: в 140-11700 раз выше, чем у СО₂. Их эмиссии (выделение в окружающую среду) невелики, но быстро возрастают.

     Гексафторид серы – его поступление в атмосферу связано с электроникой и производством изоляционных материалов. Пока оно невелико, но объем постоянно возрастает. Потенциал глобального потепления равен 23900 ед.

     Возможные последствия. С повышением температуры увеличится испарение воды из океанов, озер, рек и т.д. Так как нагретый воздух может содержать в себе больший объем водяного пара, это создает мощный эффект обратной связи: чем теплее становится, тем выше содержание водяного пара в воздухе, а это, в свою очередь, увеличивает парниковый эффект.

     Человеческая  деятельность мало влияет на объем  водяного пара в атмосфере. Но люди выбрасывают другие парниковые газы, что делает парниковый эффект все более и более интенсивным. Ученые считают, что увеличение объема выбросов СО₂, в основном от сжигания ископаемого топлива, объясняет, по крайней мере, около 60 % потепления на Земле, наблюдавшегося с 1850 года. Концентрация диоксида углерода в атмосфере возрастает примерно на 0,3 % в год, и сейчас составляет примерно на 30 % выше, чем до индустриальной революции. Если это выразить в абсолютных измерителях, то каждый год человечество добавляет примерно 7 миллиардов тонн. Несмотря на то, что это небольшая часть по отношению ко всему количеству углекислого газа в атмосфере – 750 миллиардов тонн, и еще меньшая по сравнению с количеством СО₂, содержащимся в Мировом океане – примерно 35 триллионов тонн, она остается весьма значительной. Причина: естественные процессы находятся в равновесии, в атмосферу поступает такой объем СО₂, который оттуда изымается. А человеческая деятельность только добавляет СО₂.  
 
 
 

2. Глобальное  потепление 
 

     Глобальное  потепление - это постепенное увеличение средней температуры на нашей планете, вызванное повышением концентрации парниковых газов в атмосфере Земли.

     Климатические системы изменяются как в результате естественных внутренних процессов, так  и в ответ на внешние воздействия, при этом геологические и палеонтологические данные показывают наличие долговременных климатических циклов, которые принимают  форму оледенений. Причины таких  изменений климата остаются неизвестными, однако среди основных внешних воздействий: изменения орбиты Земли (циклы Миланковича), солнечной активности (в том числе  и изменения солнечной постоянной), вулканические выбросы и парниковый эффект. По данным прямых климатических  наблюдений (изменение температур в  течение последних двухсот лет) средние температуры на Земле  повысились, однако причины такого повышения остаются предметом дискуссий, но одной из наиболее широко обсуждаемых  является парниковый эффект.