Снижение углекислого газа в атмосфере

Содержание. 

Введение………………………………………………………………………3

1. Снижение концентрации СО2 в атмосфере……………………….4
2. Стоит ли бояться накопления углекислого газа в тропосфере ...5
3. Методы борьбы……………………………………………………...13

Заключение……………………………………………………………….....20

Использованная  литература 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

Тема  реферата:  Снижение углекислого газа в атмосфере.

Цель  работы: Изучение, исследование данной проблемы.

Задачи:

1.Определение   основной проблемы скопления  углекислого газа в атмосфере.

2.  Анализ и выведение результатов.

Актуальность: В современное время скопления газов различного рода в атмосфере  является проблемой глобального масштаба.

Объект  изучения: Снижение углекислого газа.

Предмет изучения: Углекислый газ (со2)

     Существуют, казалось бы, очевидные представления, которые как аксиомы часто  принимаются на веру даже без критической  проверки. Так, до Коперника и еще  долго после него очевидным казалось, что именно Солнце вращается вокруг неподвижной Земли, а не Земля  вокруг Солнца. Кто сомневался в  этом, мог воочию наблюдать с утра до вечера за движением дневного светила  по небосводу с востока на запад  вокруг неподвижной Земли. Очевидно? Да. Но неверно.

     Аналогичная ситуация «очевидности» в настоящее  время наблюдается и с идеей  парникового эффекта*. Нам со школьной скамьи внушали, что за счет поглощения парниковыми газами тепла, идущего  от прогретой поверхности Земли, нагревается и воздух над Землей. Это действительно так, но отсюда делался вывод, что чем больше в атмосфере таких газов, особенно углекислого газа, тем теплее воздух над Землей и тем теплее поверхность  самой Земли.  
 
 
 
 
 

1.1Снижение концентрации СО2 в атмосфере.

     Диоксид углерода (CO 2) представляет собой бесцветный газ, который присутствует в воздухе. Количество углекислого газа в атмосфере зависит от искусственных процессов, таких как сжигание ископаемого топлива, вырубки лесов и выбросов электростанций. Антропогенные выбросы двуокиси углерода значительное влияние на глобальное потепление.

     Ни  одна из концепций геоинженерии - комплекса мер по активному изменению климатических условий на планете - не позволит избежать существенного подъема уровня воды в морях и океанах к концу этого столетия из-за потепления климата, сообщается в статье исследователей, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences.

     По  мнению ученых, единственной мерой, которая  позволит сначала замедлить рост уровня воды в мировом океане, а  затем направить его вспять, является резкое снижение атмосферной концентрации СО2, например, за счет закачки его в подземные резервуары. В противном случае территории многих прибрежных стран практически обречены на затопление.

     Ведущий автор исследования Джон Мур (John Moore) из Пекинского педагогического университета вместе с коллегами провел климатическое моделирование пяти различных концепций геоинженерии и соединил их с тремя возможными сценариями дальнейшего развития ситуации по антропогенным парниковым выбросам: сохранение нынешних темпов выбросов, небольшое или резкое их сокращение.

     Ученые  выяснили, что распыление в верхних  слоях атмосферы сульфатных аэрозолей, которые блокируют солнечные  лучи и сокращают таким образом поступающую на Землю энергию от Солнца позволит сократить рост уровня моря к 2100 году с 1,1 метра до 0,8. При этом скорость роста уровня воды не замедлится. Такого же невысокого результата можно добиться с помощью так называемых космических зеркал - выведенных на околоземную орбиту огромных панелей, отражающих солнечный свет. Не даст эффекта активное лесонасаждение и использование так называемого биоугля в качестве удобрения, что должно предотвратить попадание дополнительного углерода в атмосферу.

     Несколько лучших результатов можно добиться, если широкое распространение получат  различные виды биотоплива, однако их использование должно сопровождаться массовой закачкой СО2 в подземные хранилища. В этом случае рост уровня океана к 2100 году составит всего 0,3 метра, причем к началу 22 века его рост сменится снижением.

     Как считают ученые, результаты их исследования означают, что какие бы попытки  активно повлиять на климат ни предприняло  человечество, решающим фактором, определяющим климатические условия на планете, остается атмосферная концентрация СО2. То есть люди должны резко снизить выбросы этого газа и создать подземные резервуары для хранения его избыточного количества. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.2 Стоит ли бояться накопления углекислого газа в тропосфере?

     Идея  о разогреве земной атмосферы  парниковыми газами впервые была высказана в конце XIX столетия известным  шведским ученым С. Аррениусом и с  тех пор принимается на веру практически  без проверки. Эта точка зрения и сейчас полностью доминирует в  заключениях Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), организации «Гринпис», Программы  ООН по окружающей среде (ЮНЕП), Всемирной  метеорологической организации (ВМО), а также в выводах российских экологических и научных организаций. Эта же точка зрения была полностью поддержана решениями международных экологических конгрессов в Рио-де-Жанейро в 1992 г. и в Киото, Япония, в 1997 г. Согласно прогнозам сторонников этих идей, к 2100 году потепление климата может достигнуть 2,5—5 °C, а вызванное этим потеплением повышение уровня океана составит 0,6—1 м, что уже может создать определенные проблемы для густонаселенных районов континентальных побережий, а также для газо- и нефтедобывающих производств в низменных зонах большей части побережий севера России. Прогнозируются и другие губительные для природы последствия глобального потепления — расширение пустынь, исчезновение мерзлоты, эрозия почв и т.д.

     Опасения  аналогичных катастрофических явлений  и давление экологических организаций, а часто и просто спекуляции на эту тему заставляют правительства  развитых стран выделять огромные средства на борьбу с последствиями потепления климата, якобы связанного с антропогенными выбросами в атмосферу «парниковых  газов». А насколько справедливы  эти расходы? Не воюем ли мы с ветряными  мельницами?

     Теории  парникового эффекта как таковой  до последнего времени вообще не существовало, а все расчеты влияния концентрации СО2 на климат Земли носили интуитивный характер и проводились по разным моделям, с введением в них многочисленных и не всегда правильно выбранных параметров. При этом часто считают, что чем большее число параметров вводится в модель, тем, мол, модель становится более реальной. В результате такое моделирование климатов Земли оказывалось вообще некорректным, поскольку на самом деле как раз наоборот: модель тем устойчивей, чем меньше в нее введено исходных параметров.

     Основы  адиабатической теории

     парникового эффекта

     Парниковым  эффектом атмосферы называется разность между средней температурой поверхности  планеты и ее радиационной (эффективной) температурой**, под которой эта  планета видна из космоса. Средняя  температура по всей Земле в целом  приблизительно равна +15 °С, а ее эффективная температура –18 °С, следовательно, парниковый эффект на Земле сейчас равен +33 °С. Так как Земля обладает сравнительно плотной атмосферой, в нижнем и наиболее плотном слое атмосферы — тропосфере, толщиной около 12 км, перенос тепла происходит не радиационным путем, как это представляют себе сторонники «классического» подхода к парниковому эффекту, а в основном благодаря конвективным движениям воздушных масс. Действительно, в плотной тропосфере, с давлением больше 0,2 атм. (около 200 гПа, или 150 мм рт. ст.), всегда доминирует вынос тепла воздушными потоками, то есть путем конвективного перемещения воздушных масс, при котором теплый воздух расширяется, становится более легким и поднимается вверх, а холодный, наоборот, сжимается, тяжелеет и опускается вниз. Радиационный же перенос тепла доминирует только в разреженных слоях стратосферы, мезосферы и термосферы. Отсюда следует первый вывод, что среднее распределение температуры в толще тропосферы должно быть близким к адиабатическому распределению, то есть учитывающим расширение и охлаждение воздуха при его подъеме, и, наоборот, сжатие и разогрев воздуха при его опускании.

     Конденсация влаги в тропосфере порождает  облачность, а облачность является главным фактором, определяющим отражательную  способность Земли (ее альбедо). Это  создает сильную отрицательную  обратную связь между приземной и радиационной температурами Земли, что приводит к стабилизации температурного режима тропосферы. Действительно, любое повышение приземной температуры усиливает испарение влаги и увеличивает облачность Земли, а это в свою очередь повышает альбедо планеты и отражательную способность земной атмосферы. В результате увеличивается отражение солнечного тепла от облаков в космос, а поступление тепла на Землю — сокращается, и средняя температура земной поверхности снижается до прежнего уровня.

     Для получения локальных климатических  характеристик планеты в рассматриваемые  модели следует ввести альбедо земной поверхности и привнос тепла циклонами. При таком подходе становится вполне понятным переохлаждение земной поверхности в зимнее время под антициклоническими областями. В таких условиях земная поверхность покрыта слоем снега с высоким альбедо, ее прогрев солнечным излучением оказывается незначительным; это приводит к переохлаждению воздуха и наступлению «трескучих морозов». При стоянии устойчивых антициклонов, то есть при отсутствии привноса дополнительной энергии более теплыми воздушными массами, в таких заснеженных регионах происходит общее переохлаждение тропосферы. Яркими примерами такого переохлаждения воздуха могут служить условия, возникающие в центральных районах Антарктиды, чему неоднократно был свидетелем и автор данной статьи, а также зимой в Якутии и Верхоянье. Но как только антициклонический режим в тропосфере сменяется циклонической деятельностью, сразу же восстанавливается конвективное перемешивание воздушных масс, происходит потепление и в среднем вновь приблизительно восстанавливается рассмотренное здесь адиабатическое распределение температуры. В летнее же время в таких антициклонических областях с сухим воздухом, но без снежного покрова, наоборот, происходит перегрев приземных слоев тропосферы приблизительно на 4—5 °С и даже выше, со всеми симптомами засухи, что часто случается, например, в степях нашего Заволжья.

     Некоторые прогнозные оценки

     Насыщение атмосферы углекислым газом, несмотря на поглощение им теплового излучения, всегда приводит не к повышению, как  это принято думать, а только к  понижению и парникового эффекта, и средней поверхностной температуры  планеты.

     Объясняются эти, казалось бы парадоксальные, результаты тем, что вынос тепла из тропосферы в основном происходит благодаря конвекции, а главными факторами в этом процессе, определяющими температурный режим тропосферы, являются давление атмосферы и ее эффективная теплоемкость. Действительно, нагретые за счет поглощения инфракрасного (теплового) излучения объемы воздуха расширяются, становятся легче окружающих воздушных масс и поэтому быстро поднимаются вверх, вплоть до низов стратосферы, где они и теряют избытки своего тепла в результате радиационного излучения. Таким образом, насыщение атмосферы углекислым газом может привести только к ускорению конвективного массообмена в тропосфере, но не к изменению ее температурного режима. Кроме того, при одинаковых давлениях (массах) теплоемкость углекислотной атмосферы оказывается всегда меньшей, чем теплоемкость азотно-кислородной атмосферы. При этом, из-за большей плотности углекислого газа по сравнению с земным воздухом, углекислотная атмосфера оказывается более тонкой и, подобно тонкому одеялу, хуже сохраняет тепло на поверхности планеты по сравнению с более толстым «пуховым» одеялом азотно-кислородной атмосферы, обладающим к тому же и большей теплоемкостью.

     Рассмотрим  теперь влияние антропогенного выброса  углекислого газа в атмосферу  на климат Земли. По разным оценкам, в  настоящее время за счет сжигания природного топлива в атмосферу  поступает около 5—7 млрд т углекислого газа, или от 1,4 до 1,9 млрд т чистого углерода. Такое колоссальное количество поступающего в атмосферу углерода влияет не только на состав ее газовой смеси и снижение теплоемкости, но и несколько увеличивает общее давление атмосферы. Эти два фактора действуют в противоположных направлениях, в результате средняя температура земной поверхности почти не меняется. Практически не изменится она, даже если концентрация углекислого газа увеличится вдвое, что ожидается к 2100 г. Если же учесть, что большая часть поступающего в атмосферу углекислого газа растворяется в океанических водах и далее (при гидратации пород океанической коры) связывается в карбонатах, то может оказаться, что вместе с углеродом в карбонаты перейдет и часть атмосферного кислорода. Тогда вместо слабого повышения атмосферного давления следует ожидать его незначительное уменьшение и, следовательно, столь же слабое похолодание климата (но не его существенное потепление, как это предполагают ортодоксальные экологи).