Pojačava efekt staklenika. Efekt staklenika atmosfere. Staklenički plinovi. Moguće klimatske promjene

St. Petersburg College of Management and Economics

"Aleksandarski licej"

Izvještaj o ekološkim osnovama upravljanja prirodom na temu:

"Efekt staklenika"

Izvedena

grupa učenika №105

Vorozhbinova Sofija.

Sankt Peterburg, 2011

EFEKT STAKLENIKA

Efekt staklenika je porast temperature na površini planeta kao posljedica toplinske energije koja se pojavljuje u atmosferi zbog zagrijavanja plinova. Glavni plinovi koji dovode do efekta staklenika na Zemlji su vodena para i ugljikov dioksid.

Fenomen efekta staklenika omogućuje održavanje temperature na površini Zemlje na kojoj je moguć nastanak i razvoj života. Da nema efekta staklenika, prosječna površinska temperatura globusa bila bi mnogo niža nego što je sada. No, kako raste koncentracija stakleničkih plinova, povećava se nepropusnost atmosfere za infracrvene zrake, što dovodi do porasta temperature Zemlje.

Godine 2007. Međuvladin panel o klimatskim promjenama (IPCC) - najmjerodavnije međunarodno tijelo koje okuplja tisuće znanstvenika iz 130 zemalja svijeta - predstavio je svoje Četvrto izvješće o procjeni koje je sadržavalo općenite zaključke o prošlim i sadašnjim klimatskim promjenama, njihovom utjecaju na prirodu i čovjeka, kao i moguće mjere za suzbijanje takvih promjena.

Prema objavljenim podacima, od 1906. do 2005. godine prosječna temperatura Zemlje porasla je za 0,74 stupnja. U sljedećih 20 godina porast temperature, prema procjenama stručnjaka, prosječno će iznositi 0,2 stupnja po desetljeću, a do kraja 21. stoljeća temperatura Zemlje mogla bi porasti s 1,8 na 4,6 stupnjeva (tolika razlika u podacima rezultat je superponiranja čitavog niza modela buduće klime, koji su uzimali u obzir različite scenarije razvoja svjetskog gospodarstva i društva).

Prema znanstvenicima, s vjerojatnošću od 90 posto, promatrane klimatske promjene povezane su s ljudskim aktivnostima - izgaranjem fosilnih goriva ugljika (tj. nafte, plina, ugljena itd.), industrijskim procesima, kao i krčenjem šuma - prirodnim ponorima ugljika dioksid iz atmosfere .

utjecaj klimatskih promjena:

1. Promjena učestalosti i intenziteta padalina.

Općenito, klima na planeti postat će vlažnija. Ali količina padalina neće se ravnomjerno rasporediti po Zemlji. U regijama u kojima već danas padne dovoljno oborina, njihove će padaline biti intenzivnije. A u regijama s nedovoljno vlage, sušna će razdoblja biti sve češća.

2. Porast razine mora.

Tijekom 20. stoljeća prosječna razina mora porasla je za 0,1-0,2 m. Prema znanstvenicima, u 21. stoljeću razina mora će se podići i do 1 m. U tom će slučaju najugroženija biti obalna područja i mali otoci . Države poput Nizozemske, Velike Britanije, kao i male otočne države Oceanije i Kariba bit će prve koje će pasti pod opasnost od poplava. Osim toga, plime će biti sve češće, a erozija obale će se pojačati.

3. Prijetnja ekosustavima i bioraznolikosti.

Postoje predviđanja o izumiranju do 30-40% biljnih i životinjskih vrsta, budući da će se njihova staništa mijenjati brže nego što se one mogu prilagoditi tim promjenama.

S povećanjem temperature za 1 stupanj predviđa se promjena u sastavu vrsta šume. Šume su prirodno skladište ugljika (80% ukupnog ugljika u kopnenoj vegetaciji i oko 40% ugljika u tlu). Prijelaz iz jedne vrste šume u drugu bit će popraćen oslobađanjem velike količine ugljika.

4. Topljenje ledenjaka.

Trenutna glacijacija Zemlje može se smatrati jednim od najosjetljivijih pokazatelja tekućih globalnih promjena. Satelitski podaci pokazuju da je od 1960-ih došlo do smanjenja površine snježnog pokrivača za oko 10%. Od 1950-ih, na sjevernoj hemisferi, površina morskog leda se smanjila za gotovo 10-15%, a debljina se smanjila za 40%. Prema prognozama stručnjaka Arktičkog i Antarktičkog istraživačkog instituta (Sankt Peterburg), za 30 godina Arktički ocean potpuno će se otvoriti ispod leda tijekom toplog razdoblja godine.

Prema znanstvenicima, debljina himalajskog leda topi se brzinom od 10-15 m godišnje. Pri sadašnjem ritmu ovih procesa dvije trećine ledenjaka će nestati do 2060. godine, a do 2100. godine svi će se ledenjaci potpuno otopiti.
Ubrzano topljenje ledenjaka predstavlja brojne neposredne prijetnje ljudskom razvoju. Za gusto naseljena planinska i predplaninska područja posebnu opasnost predstavljaju lavine, poplave ili, obrnuto, smanjenje punog protoka rijeka, a kao rezultat toga, smanjenje zaliha slatke vode.

5. Poljoprivreda.

Utjecaj zatopljenja na poljoprivrednu produktivnost nije jasan. U nekim umjerenim područjima, prinosi se mogu povećati s malim porastom temperature, ali smanjiti s velikim promjenama temperature. U tropskim i suptropskim regijama predviđa se smanjenje ukupnih prinosa.

Najgore bi mogle biti pogođene najsiromašnije zemlje koje su najmanje spremne prilagoditi se klimatskim promjenama. Prema IPCC-u, do 2080. broj ljudi koji su suočeni s prijetnjom gladi mogao bi se povećati za 600 milijuna, dvostruko više od broja ljudi koji danas žive u siromaštvu u podsaharskoj Africi.

6. Potrošnja vode i opskrba vodom.

Jedna od posljedica klimatskih promjena može biti nedostatak pitke vode. U regijama sa sušnom klimom (srednja Azija, Mediteran, Južna Afrika, Australija itd.) situacija će se dodatno pogoršati zbog smanjenja količine oborine.
Zbog otapanja ledenjaka značajno će se smanjiti protok najvećih vodenih putova u Aziji - Brahmaputre, Gangesa, Žute rijeke, Inda, Mekonga, Salweena i Yangtzea. Nedostatak svježe vode neće utjecati samo na ljudsko zdravlje i poljoprivredni razvoj, već će također povećati rizik političkih podjela i sukoba oko pristupa vodnim resursima.

7. Ljudsko zdravlje.

Klimatske promjene, prema znanstvenicima, dovest će do povećanja zdravstvenih rizika za ljude, posebno za siromašnije slojeve stanovništva. Stoga će smanjenje proizvodnje hrane neizbježno dovesti do pothranjenosti i gladi. Nenormalno visoke temperature mogu pogoršati kardiovaskularne, respiratorne i druge bolesti.

Rastuće temperature mogu promijeniti geografsku distribuciju raznih vrsta prijenosnika bolesti. Kako temperature rastu, područja životinja i insekata koji vole toplinu (kao što su encefalitične grinje i malarični komarci) širit će se sjevernije, dok ljudi koji nastanjuju ta područja neće biti imuni na nove bolesti.

Prema ekolozima, čovječanstvo vjerojatno neće moći spriječiti potpuno predvidljive klimatske promjene. Međutim, u ljudskoj je moći ublažiti klimatske promjene, obuzdati brzinu porasta temperature kako bi se izbjegle opasne i nepovratne posljedice u budućnosti. Prije svega, zbog:

1. Ograničenja i smanjenja potrošnje fosilnih ugljičnih goriva (ugljen, nafta, plin);
2. Poboljšanje učinkovitosti potrošnje energije;
3. Provedba mjera uštede energije;
4. Veća uporaba neugljičnih i obnovljivih izvora energije;
5. Razvoj novih ekološki prihvatljivih i niskougljičnih tehnologija;
6. Prevencijom šumskih požara i obnovom šuma, budući da su šume prirodni ponori ugljičnog dioksida iz atmosfere.

Efekt staklenika ne događa se samo na Zemlji. Snažan efekt staklenika je na susjednom planetu Veneri. Atmosfera Venere gotovo je u potpunosti sastavljena od ugljičnog dioksida, a kao rezultat toga, površina planeta je zagrijana na 475 stupnjeva. Klimatolozi smatraju da je Zemlja izbjegla takvu sudbinu zbog prisutnosti oceana na njoj. Oceani apsorbiraju atmosferski ugljik i on se nakuplja u stijenama kao što je vapnenac, uklanjajući tako ugljični dioksid iz atmosfere. Na Veneri nema oceana, a sav ugljični dioksid koji vulkani ispuštaju u atmosferu ostaje tamo. Kao rezultat toga, na planetu se opaža nekontrolirani efekt staklenika.

Moderna civilizacija ima snažan utjecaj na prirodu. Obično negativno. isušivanje močvara i stalno ispuštanje u zrak ogromne količine štetnih tvari - ovo nije potpuni popis "vrlina" čovječanstva. Mnogi smatraju da u istu kategoriju spada i efekt staklenika. Je li stvarno tako?

Referenca povijesti

Usput, tko je autor efekta staklenika (odnosno onaj koji je otkrio ovaj fenomen)? Tko je prvi opisao taj proces i progovorio o njegovom utjecaju na okoliš? Slična ideja pojavila se daleke 1827. Autor znanstvenog članka bio je Joseph Fourier. U svom radu opisao je mehanizme nastanka klime na našem planetu.

Neobičnost ovog rada za to vrijeme bila je u tome što je Fourier razmatrao temperaturne i klimatske značajke različitih zona Zemlje. To je bio autor efekta staklenika, koji je prvi put uspio objasniti Saussureov pokus.

Saussureov eksperiment

Kako bi provjerio svoje zaključke, znanstvenik se poslužio iskustvom M. de Saussurea, koji koristi posudu prekrivenu čađom iznutra, čiji je vrat zatvoren staklom. De Saussure je postavio eksperiment tijekom kojeg je neprestano mjerio temperaturu unutar i izvan staklenke. Naravno, stalno se povećavao upravo u unutarnjem volumenu. Fourier je prvi uspio objasniti ovaj fenomen kombiniranim djelovanjem dva čimbenika odjednom: blokiranjem prijenosa topline i različitom propusnošću stijenki posude za svjetlosne zrake različitih valnih duljina.

Njegov mehanizam je prilično jednostavan: kada se zagrijava, površinska temperatura se povećava, vidljiva svjetlost se apsorbira, a toplina počinje isijavati. Budući da materijal savršeno propušta vidljivu svjetlost, ali praktički ne provodi toplinu, potonja se nakuplja u unutarnjem volumenu posude. Kao što vidite, mehanizam efekta staklenika može lako dokazati svaka osoba koja je u školi studirala standardni tečaj fizike. Fenomen je prilično jednostavan, ali koliko nevolja donosi našem planetu!

Pojava pojma

Vrijedno je znati da je Joseph Fourier autor efekta staklenika u smislu njegovog početnog opisa u literaturi. Ali tko je skovao sam izraz? Nažalost, na ovo pitanje nikada nećemo dobiti odgovor. U kasnijoj literaturi, fenomen koji je otkrio Fourier dobio je svoj moderni naziv. Danas svaki ekolog poznaje pojam "efekt staklenika".

Ali Fourierovo glavno otkriće bilo je potvrđivanje činjeničnog identiteta Zemljine atmosfere i običnog stakla. Jednostavno rečeno, atmosfera našeg planeta je savršeno propusna za vidljivo svjetlosno zračenje, ali ga ne propušta dobro u infracrvenom području. Akumulirajući toplinu, Zemlja je praktički ne odaje. To je bio autor efekta staklenika. Ali zašto dolazi do ovog učinka?

Da, opisali smo primitivni mehanizam njegove pojave, ali moderna je znanost uspjela dokazati da u normalnim uvjetima infracrvene zrake još uvijek mogu prilično slobodno izlaziti izvan planetarne atmosfere. Kako se događa da zakažu prirodni mehanizmi regulacije “sezone grijanja”?

Razlozi

Općenito, opisali smo ih dovoljno detaljno na samom početku našeg članka. Ovoj pojavi pridonose sljedeći čimbenici:

• Konstantno i prekomjerno izgaranje fosilnih goriva.
• Svake godine sve više industrijskih plinova ulazi u atmosferu planeta.
• Šume se stalno sijeku, njihove površine se smanjuju zbog požara i degradacije sloja tla.
• Anaerobna fermentacija, oslobađanje metana s dna oceana.

Trebali biste znati da su glavni "krivci" koji pokreću mehanizam efekta staklenika sljedećih pet plinova:

• Dvovalentni ugljikov monoksid, poznat i kao ugljikov dioksid. Efekt staklenika je 50% osiguran upravo na njegov račun.
• Ugljikovi spojevi klora i fluora (25%).
• (osam%). Otrovni plin, tipičan otpad slabo opremljene kemijske i metalurške industrije.
• Prizemni ozon (7%). Unatoč svojoj ključnoj ulozi u zaštiti Zemlje od prekomjernog ultraljubičastog zračenja, može pomoći u zadržavanju topline na njezinoj površini.
• Otprilike 10% metana.

Gdje ti plinovi ulaze u atmosferu? Kakvo je njihovo djelovanje?

- On je taj koji ulazi u atmosferu u velikim količinama kada osoba sagorijeva fosilna goriva. Otprilike jedna trećina njegove prekomjerne (iznad prirodne) razine posljedica je činjenice da čovjek intenzivno uništava šume. Stalno ubrzani proces dezertifikacije plodnih zemalja ima istu funkciju.

Sve to znači manje vegetacije koja može učinkovito apsorbirati ugljični dioksid, što umnogome potiče efekt staklenika. Uzroci i posljedice ovog fenomena su međusobno povezani: svake godine se količina dvovalentnog ugljikovog monoksida emitiranog u atmosferu povećava za približno 0,5%, što potiče i daljnje nakupljanje viška topline i degradaciju vegetacijskog pokrova na površini planeta.

- Klorofluorougljici. Kao što smo već rekli, ovi spojevi osiguravaju učinak staklenika za 25%. Uzroci i posljedice ovog fenomena proučavaju se dugo vremena. U atmosferi se pojavljuju zbog industrijske proizvodnje, posebno zastarjele. Opasna i otrovna rashladna sredstva sadrže te tvari u ogromnim količinama, a mjere za sprječavanje njihovog istjecanja očito ne daju očekivani rezultat. Posljedice njihove pojave su još gore:

• Prvo, izuzetno su otrovni za ljude i životinje, a za floru blizina spojeva fluora i klora nije baš korisna.
• Drugo, ove tvari mogu značajno ubrzati razvoj efekta staklenika.
• Treće, uništavaju što štiti naš planet od agresivnog ultraljubičastog zračenja.

- Metan. Jedan od najvažnijih plinova, čiji povećani sadržaj u atmosferi implicira pojam "efekt staklenika". Morate znati da se u samo zadnjih sto godina njegov volumen u atmosferi planeta udvostručio. U principu, većina dolazi iz potpuno prirodnih izvora:

• u Aziji.
• Životinjski kompleksi.
• Sustavi pročišćavanja kućnih otpadnih voda u velikim naseljima.
• Uz truljenje i razgradnju organske tvari u dubinama močvara, na odlagalištima otpada.

Postoje dokazi da emisije značajnih količina metana dolaze iz dubina oceana. Možda se ovaj fenomen objašnjava vitalnom aktivnošću velikih kolonija bakterija, za koje je metan glavni nusprodukt metabolizma.

Potrebno je posebno istaknuti "doprinos" razvoju efekta staklenika od strane naftnih poduzeća: znatna količina ovog plina emitira se u atmosferu kao nusprodukt. Osim toga, sve širi film naftnih derivata na površini Svjetskog oceana također pridonosi ubrzanoj razgradnji organske tvari, što je popraćeno emisijom metana.

- Dušikov oksid. U velikim količinama nastaje tijekom mnogih kemijskih proizvodnja. Opasno je ne samo najaktivnijim sudjelovanjem u mehanizmu staklenika. Činjenica je da u kombinaciji s atmosferskom vodom ova tvar tvori pravu dušičnu kiselinu, čak i ako je u slaboj koncentraciji. Odavde potječe sve ono što izuzetno negativno utječe na zdravlje ljudi.

Teorijski scenariji globalnih klimatskih poremećaja

Dakle, koje su globalne implikacije efekta staklenika? Teško je to sa sigurnošću reći, jer su znanstvenici još uvijek daleko od jednoznačnog zaključka. Trenutno postoji nekoliko scenarija odjednom. Za razvoj računalnih modela uzimaju se u obzir mnogi različiti čimbenici koji mogu ubrzati ili usporiti razvoj efekta staklenika. Pogledajmo katalizatore za ovaj proces:

• Otpuštanje gore opisanih plinova uslijed aktivnosti koje je izveo čovjek.
• Emisija CO 2 uslijed toplinske razgradnje prirodnih ugljikovodika. Zanimljivo je znati da kora našeg planeta sadrži 50 000 puta više ugljičnog dioksida nego zračni prostor. Naravno, govorimo o kemijski vezanom ugljičnom monoksidu.
• Budući da su glavne posljedice efekta staklenika povećanje temperature vode i zraka na površini planeta, isparavanje vlage s površine mora i oceana je sve veće. Kao posljedica toga, propusnost atmosfere za infracrveno zračenje je dodatno smanjena.
• Oceani sadrže oko 140 trilijuna tona ugljičnog dioksida, koji se s porastom temperature vode također počinje intenzivno ispuštati u atmosferu, pridonoseći dinamičnijem razvoju stakleničkog procesa.
• Pad reflektivnosti planeta, što dovodi do ubrzanog nakupljanja topline njegovom atmosferom. Tome pridonosi i dezertifikacija.

Koji čimbenici usporavaju razvoj efekta staklenika?

Pretpostavlja se da glavna topla struja - Golfska struja - stalno usporava. U budućnosti će to uzrokovati značajan pad temperature, što će usporiti učinak nakupljanja stakleničkih plinova. Osim toga, za svaki stupanj globalnog zatopljenja, površina naoblake na cijelom teritoriju planeta povećava se za približno 0,5%, što pridonosi značajnom smanjenju količine topline koju Zemlja prima iz svemira.

Imajte na umu: bit efekta staklenika je povećanje ukupne temperature zemljine površine. Naravno, u tome nema ništa dobro, ali upravo navedeni čimbenici često pridonose ublažavanju posljedica ove pojave. Načelno, zato mnogi znanstvenici smatraju da sama tema globalnog zatopljenja spada u kategoriju sasvim prirodnih pojava koje su se redovito događale kroz povijest Zemlje.

Što je veća stopa isparavanja, veća je godišnja količina oborina. To uzrokuje i obnovu močvara i ubrzani rast flore, koja je odgovorna za iskorištavanje viška ugljičnog dioksida u atmosferi planeta. Također se pretpostavlja da će povećana količina padalina u budućnosti pridonijeti značajnom širenju područja plitkih tropskih mora.

Koralji koji žive u njima najvažniji su iskorištavači ugljičnog dioksida. Budući da je kemijski vezan, on ide izgraditi njihov kostur. Konačno, ako čovječanstvo barem malo smanji stopu krčenja šuma, tada će se njihovo područje brzo oporaviti, budući da je isti ugljični dioksid izvrstan stimulans za širenje biljaka. Dakle, koje su moguće posljedice efekta staklenika?

Glavni scenariji za budućnost našeg planeta

U prvom slučaju znanstvenici pretpostavljaju da će se globalno zagrijavanje odvijati prilično sporo. I ovo gledište ima mnogo pristaša. Vjeruju da će Svjetski ocean, koji je divovski akumulator energije, još dugo moći apsorbirati višak topline. Može proći više od jednog tisućljeća prije nego što se klima na planetu zaista radikalno promijeni.

Druga skupina znanstvenika, naprotiv, zagovara relativno brzu verziju katastrofalnih promjena. Ovaj problem efekta staklenika trenutno je vrlo popularan, o njemu se raspravlja na gotovo svakom znanstvenom kongresu. Nažalost, nema dovoljno dokaza za ovu teoriju. Vjeruje se da je u proteklih sto godina koncentracija ugljičnog dioksida porasla za najmanje 20-24%, a količina metana u atmosferi porasla je za 100%. U najpesimističnijem scenariju, vjeruje se da bi temperatura planeta do kraja ovog stoljeća mogla porasti za rekordnih 6,4 °C.

Dakle, u ovom slučaju, efekt staklenika u Zemljinoj atmosferi jednostavno će donijeti smrt svim stanovnicima obalnih područja.

Naglo povećanje razine Svjetskog oceana

Činjenica je da su takve temperaturne anomalije prepune izuzetno oštrog i praktički nepredvidivog porasta razine Svjetskog oceana. Dakle, od 1995. do 2005. god. ta je brojka bila 4 cm, iako su se znanstvenici međusobno natjecali da ne bi trebali očekivati ​​porast iznad nekoliko centimetara. Ako se sve nastavi istim tempom, onda će do kraja 21. stoljeća razina Svjetskog oceana biti najmanje 88-100 cm iznad sadašnje norme. U međuvremenu, oko 100 milijuna ljudi na našem planetu živi samo na oko 87-88 cm nadmorske visine.

Smanjenje refleksije površine planeta

Kada smo pisali o tome što je efekt staklenika, u članku se više puta spominje da on potiče daljnje smanjenje refleksije Zemljine površine, što je pospješeno krčenjem šuma i dezertifikacijom.

Mnogi znanstvenici svjedoče da ledena kapa na polovima može smanjiti ukupnu temperaturu planeta za najmanje dva stupnja, a led koji prekriva površinu polarnih voda uvelike inhibira proces emisije ugljičnog dioksida i metana u atmosferu. Osim toga, u području polarnih ledenih kapa uopće nema vodene pare, što značajno potiče globalni efekt staklenika.

Sve će to toliko utjecati na svjetski vodeni ciklus da će se učestalost tornada, monstruoznih u svojoj razornoj moći uragana i tornada, povećati nekoliko puta, što će učiniti praktički nemogućim život ljudi čak i na onim područjima koja su vrlo udaljena od obala. oceana. Nažalost, preraspodjela vode dovest će do suprotnog fenomena. Danas su suše problem za 10% svijeta, au budućnosti bi broj takvih regija mogao narasti na 35-40% odjednom. To je tužna perspektiva za čovječanstvo.

Za našu zemlju prognoza je u ovom slučaju znatno povoljnija. Klimatolozi vjeruju da će većina teritorija Rusije biti sasvim pogodna za normalnu poljoprivredu, klima će postati mnogo blaža. Naravno, većina obalnih područja (a imamo ih jako puno) jednostavno će biti poplavljena.

Treći scenarij pretpostavlja da će nakon kratkog razdoblja zatopljenja uslijediti globalno zahlađenje. Već smo govorili o usporavanju Golfske struje, o posljedicama. Zamislite da to toplo strujanje potpuno prestane... Naravno, stvari neće doći do događaja opisanih u filmu "Dan poslije sutra", ali će planet definitivno postati puno hladniji. Međutim, ne zadugo.

Neki se matematičari pridržavaju teorije (simulirane, naravno), prema kojoj će efekt staklenika na Zemlji dovesti do toga da za 20-30 godina klima u Europi neće postati toplija nego u našoj zemlji. Također sugeriraju da će se nakon toga nastaviti zagrijavanje, čiji je scenarij opisan u drugoj opciji.

Zaključak

Što god bilo, ali nema toliko dobrog u prognozama znanstvenika. Možemo se samo nadati da je naš planet složeniji i savršeniji mehanizam nego što zamišljamo. Možda se takve nesretne posljedice mogu izbjeći.

Efekt staklenika, koji je pojačan iz niza objektivnih razloga, dobio je negativne posljedice na ekologiju na planetu. Saznajte više o tome što je efekt staklenika, koji su uzroci i načini rješavanja nastalih ekoloških problema.

Efekt staklenika: uzroci i posljedice

Prvi spomen prirode efekta staklenika pojavio se 1827. godine u članku fizičara Jean Baptiste Josepha Fouriera. Svoj rad temeljio je na iskustvu Švicarca Nicolasa Theodorea de Saussurea, koji je mjerio temperaturu unutar posude sa zatamnjenim staklom kada je bila izložena sunčevoj svjetlosti. Znanstvenik je otkrio da je unutrašnja temperatura viša zbog činjenice da toplinska energija ne može proći kroz mutno staklo.

Koristeći ovo iskustvo kao primjer, Fourier je opisao da se sva solarna energija koja dospije na Zemljinu površinu ne reflektira u svemir. Staklenički plin zadržava dio toplinske energije u nižim slojevima atmosfere. Sastoji se od:

• karbonska kiselina;
• metan;
• ozon;
• vodena para.

Što je efekt staklenika? To je povećanje temperature nižih slojeva atmosfere zbog akumulacije toplinske energije koju zadržavaju staklenički plinovi. Atmosfera Zemlje (njeni niži slojevi) zbog plinova ispada da je prilično gusta i ne dopušta toplinskoj energiji da prođe u svemir. Zbog toga se Zemljina površina zagrijava.

Od 2005. godine prosječna godišnja temperatura Zemljine površine porasla je za 0,74 stupnja u proteklom stoljeću. U nadolazećim godinama očekuje se da će brzo rasti za 0,2 stupnja po desetljeću. Ovo je nepovratan proces globalnog zatopljenja. Ako se dinamika nastavi, onda će za 300 godina doći do nepopravljivih ekoloških promjena. Stoga čovječanstvu prijeti izumiranje.

Znanstvenici uzroke globalnog zagrijavanja nazivaju:

• velike industrijske ljudske aktivnosti. Dovodi do povećanja emisije plinova u atmosferu, što mijenja njezin sastav i dovodi do povećanja sadržaja prašine;

• izgaranje fosilnih goriva (nafta, ugljen, plin) u termoelektranama, u motorima automobila. Kao rezultat toga, povećava se emisija ugljičnog dioksida. Uz to, raste i intenzitet potrošnje energije – s povećanjem svjetskog stanovništva za 2% godišnje, potreba za energijom raste za 5%;
• nagli razvoj poljoprivrede. Posljedica je povećanje emisije metana u atmosferu (prekomjerna proizvodnja organskih gnojiva kao posljedica truljenja, emisije iz bioplinskih postrojenja, povećanje količine biološkog otpada od držanja stoke/peradi);
• povećanje broja odlagališta, zbog čega raste emisija metana;
• krčenje šuma. Usporava upijanje ugljičnog dioksida iz atmosfere.

Posljedice globalnog zatopljenja su monstruozne za čovječanstvo i život na planeti u cjelini. Dakle, efekt staklenika i njegove posljedice izazivaju lančanu reakciju. Pogledajte sami:

1. Najveći problem je što se, zbog porasta temperature na Zemljinoj površini, počinju topiti polarne ledene kape, što uzrokuje podizanje razine mora.

2. To će dovesti do plavljenja plodnih zemljišta u dolinama.

3. Poplave velikih gradova (St. Petersburg, New York) i cijelih zemalja (Nizozemska) dovest će do društvenih problema povezanih s potrebom preseljenja ljudi. Zbog toga su mogući sukobi i nemiri.

4. Zbog zagrijavanja atmosfere smanjuje se razdoblje otapanja snijega: oni se brže tope, a sezonske kiše brže prestaju. Zbog toga se povećava broj sušnih dana. Prema procjenama stručnjaka, povećanjem prosječne godišnje temperature za jedan stupanj oko 200 milijuna hektara šuma pretvorit će se u stepe.

5. Zbog smanjenja broja zelenih površina smanjit će se prerada ugljičnog dioksida kao rezultat fotosinteze. Efekt staklenika će se pojačati, a globalno zatopljenje ubrzati.

6. Zbog zagrijavanja Zemljine površine pojačat će se isparavanje vode, što će povećati efekt staklenika.

7. Zbog porasta temperature vode i zraka doći će do opasnosti po život brojnih živih bića.

8. Zbog otapanja ledenjaka i porasta razine Svjetskog oceana pomicat će se sezonske granice, a klimatske anomalije (oluje, uragani, tsunamiji) bit će sve češće.

9. Povećanje temperature na površini Zemlje negativno će utjecati na zdravlje ljudi, a osim toga, potaknut će razvoj epidemioloških situacija povezanih s razvojem opasnih zaraznih bolesti.

Efekt staklenika: načini rješavanja problema

Globalni ekološki problemi povezani s efektom staklenika mogu se spriječiti. Da bi to postiglo, čovječanstvo mora koordinirano eliminirati uzroke globalnog zatopljenja.

Što prvo treba učiniti:

1. Smanjite količinu emisija u atmosferu. To se može postići ako se posvuda stavi u rad ekološki prihvatljivija oprema i mehanizmi, ugrade filtri i katalizatori; uvesti „zelene“ tehnologije i procese.
2. Smanjite potrošnju energije. Da bi se to postiglo, bit će potrebno prijeći na proizvodnju energetski manje intenzivnih proizvoda; povećati učinkovitost elektrana; uključiti programe termomodernizacije stanovanja, uvesti tehnologije povećanja energetske učinkovitosti.
3. Promijeniti strukturu izvora energije. Povećati u ukupnoj količini proizvedene energije udio dobiven iz alternativnih izvora (sunce, vjetar, voda, temperatura tla). Smanjite korištenje fosilnih izvora energije.
4. Razvijati ekološki prihvatljive tehnologije s niskim udjelom ugljika u poljoprivredi i industriji.
5. Povećajte korištenje recikliranih sirovina.
6. Obnovite šume, učinkovito se borite protiv šumskih požara, povećajte zelene površine.

Načini rješavanja problema koji su nastali zbog efekta staklenika svima su poznati. Čovječanstvo mora shvatiti do čega vode njegove nedosljedne akcije, procijeniti razmjere nadolazeće katastrofe i sudjelovati u spašavanju planeta!

Glavni doprinos efektu "staklenika" zemljine atmosfere daje vodena para ili vlaga zraka u troposferi (tablica 3).

Istodobno, koncentracija vodene pare u troposferi značajno ovisi o površinskoj temperaturi: povećanje ukupne koncentracije "stakleničkih plinova" u atmosferi trebalo bi dovesti do povećanja vlažnosti i efekta "staklenika", koji u turn će dovesti do povećanja površinske temperature.

Smanjenjem površinske temperature smanjuje se koncentracija vodene pare, što dovodi do smanjenja efekta "staklenika", a istodobno s padom temperature u polarnim područjima nastaje snježno-ledeni pokrivač, što dovodi do povećanja albeda i, zajedno sa smanjenjem efekta "staklenika", uzrokuje smanjenje prosječne površinske temperature.

Dakle, klima na Zemlji može prijeći u faze zagrijavanja i hlađenja, ovisno o promjeni albeda sustava Zemlja-atmosfera i efektu "staklenika".

Antropogeno onečišćenje Zemljine atmosfere jedan je od uzroka efekta "staklenika", koji se shvaća kao mogući porast globalne temperature Zemljine kugle kao posljedica promjena u toplinskoj bilanci izazvanih "stakleničkim plinovima". ".

Zemljina površina prima uglavnom struju vidljivih zraka koje prolaze kroz "stakleničke plinove" bez promjene. U svemiru blizu Zemlje, pri susretu s raznim tijelima, značajan dio tih zraka se transformira u dugovalne (infracrvene) toplinske zrake. „Staklenički plinovi“ sprječavaju izlazak toplinskih zraka u svemir i time uzrokuju povećanje temperature zraka (efekt „staklenika“).

Glavni "staklenički plin" je ugljikov dioksid (CO 2). Njegov doprinos učinku "staklenika", prema različitim izvorima, kreće se od 50 do 65%. Ostali "staklenički plinovi" uključuju metan (oko 20%), dušikove okside (oko 5%), ozon, freone (klorofluorougljike) i druge plinove (oko 10-25% efekta "staklenika"). Ukupno je poznato oko 30 "stakleničkih plinova". Njihov učinak zagrijavanja ne ovisi samo o količini u atmosferi, već i o relativnoj aktivnosti djelovanja po molekuli. Ako se prema ovom pokazatelju CO 2 uzme kao jedinica, tada će za metan biti jednak 25, za dušikove okside - 165, a za freon - 11000.

Glavni antropogeni izvor CO 2 koji ulazi u atmosferu je izgaranje goriva koja sadrže ugljik (ugljen, nafta, loživo ulje, metan itd.). Sada samo iz termoenergetike u atmosferu ulazi samo oko 1 tona ugljika po osobi godišnje; Prema predviđanjima, u prvoj polovici 21. stoljeća ispuštanje će doseći više od 10 milijardi tona.

U proteklih 200 godina koncentracija CO 2 u zraku porasla je sa 275 na 350 čestica na milijun čestica zraka, odnosno za 25%, a od 1958. do 2001. koncentracija CO 2 porasla je s 350 na 368 čestica (Tablica 4). Ako čovječanstvo ne poduzme mjere za smanjenje emisije plinova, tada će do sredine stoljeća prosječna globalna temperatura površinske atmosfere porasti za 1,5-4,5 0 C. Udjeli nekih država u emisiji ugljičnog dioksida su kao slijedi: SAD - 22%, Rusija i Kina - po 11%, Njemačka i Japan - po 5%.

Trenutno opasnost leži u činjenici da je koncentracija "stakleničkih plinova" u atmosferi, odnosno ugljičnog dioksida, dušika, vodene pare i mnogih drugih, značajno porasla i povezana je s industrijskim razvojem čovječanstva. U proteklih 150 godina sadržaj dušika porastao je za 18%, metana za gotovo 150%, a ugljičnog dioksida za više od 30%. Kao rezultat toga, došlo je do određenog poticanja efekta "staklenika" s odgovarajućim posljedicama.

Prema znanstvenicima, 330 milijardi tona ove tvari godišnje sudjeluje u ciklusu ugljika na planetu. Udio čovjeka u tom volumenu je vrlo mali - 7,5 milijardi tona, ali to je dovoljno da poremeti ravnotežu sustava.

Prepoznajući problem globalnog zatopljenja, Svjetska meteorološka organizacija (WMO) i Program Ujedinjenih naroda za okoliš (UNEP) osnovali su 1988. Međuvladin panel o klimatskim promjenama (IPCC). Riječ je zapravo o stalnom forumu nekoliko tisuća znanstvenika iz različitih zemalja, uključujući i desetke ruskih, praktički svih koji se ovom problematikom bave iz različitih kutova: klimatologa, ekologa, ekonomista i energetičara. Otprilike jednom u 4-5 godina znanstvenici objavljuju svoja izvješća na više stranica o stanju klime na Zemlji. "Prvo izvješće" stručnjaka 1990. godine sadržavalo je prilično skromne izjave o stalnim klimatskim fluktuacijama, znanstvenici su bili sigurni u jedno - došlo je do povećanja koncentracije ugljičnog dioksida u atmosferi. Prosječna razina ugljičnog dioksida u atmosferi prema WMO-u u posljednjih 30 godina porasla je s 340 na 390 dijelova na milijun. Povjerenje istraživača raste svake godine. Još 2006. godine 70% stručnjaka je bilo uvjereno da su ljudi krivi za globalne klimatske promjene, ali već od četvrtog izvješća IPCC-a 2007. postalo je jasno da je broj stručnjaka koji u to vjeruju porastao na 90-95%.

Problemom smanjenja emisija "stakleničkih plinova" bavi se gotovo cijela svjetska zajednica, kako na političkoj, tako i na industrijskoj i ekološkoj razini. Primjer kompetentne politike smanjenja emisija "stakleničkih plinova" je Protokol iz Kyota iz 1997. U prosincu 1997. u Kyotu je održana međunarodna konferencija o globalnim klimatskim promjenama na planetu, na kojoj su sudjelovali predstavnici 159 zemalja. Usvojen je završni protokol kojim je predviđeno ukupno smanjenje emisije "stakleničkih plinova" u atmosferu za 5,2%. Do 2008.-2012 zemlje Europske unije trebale bi smanjiti emisije "stakleničkih plinova" (od razine iz 1990.) za 8%, SAD - za 7%, Japan, Kanada - za 6%. Rusija i Ukrajina do 2012. mogle bi zadržati emisije na razini iz 1990. zbog pada industrijske proizvodnje posljednjih godina. Primjer industrijskog smanjenja emisija CO 2 je rad obavljen u Japanu 2007.-2008. smanjiti emisije ugljičnog dioksida kao rezultat otapanja dimnih plinova nakon plinskih instalacija u morskoj vodi. Međutim, ovo tehničko rješenje nije dalo očekivane rezultate, te su radovi u tom smjeru obustavljeni.

Efekt staklenika je kašnjenje toplinskog zračenja planeta od strane Zemljine atmosfere. Efekt staklenika primijetio je svatko od nas: u staklenicima ili staklenicima temperatura je uvijek viša nego vani. Isto se primjećuje i na Zemljinoj skali: Sunčeva energija, prolazeći kroz atmosferu, zagrijava Zemljinu površinu, ali toplinska energija koju emitira Zemlja ne može pobjeći natrag u svemir, jer je Zemljina atmosfera zadržava, ponašajući se poput polietilena u staklenik: prenosi kratke svjetlosne valove od Sunca do Zemlje i odgađa duge toplinske (ili infracrvene) valove koje emitira Zemljina površina. Postoji efekt staklenika. Efekt staklenika nastaje zbog prisutnosti plinova u Zemljinoj atmosferi koji imaju sposobnost odgađanja dugih valova. Zovu se "staklenički" ili "staklenički" plinovi.

Staklenički plinovi prisutni su u atmosferi u malim količinama (oko 0,1%) od njenog nastanka. Ta je količina bila dovoljna za održavanje toplinske ravnoteže Zemlje na razini pogodnoj za život zbog efekta staklenika. Riječ je o takozvanom prirodnom efektu staklenika, da ga nema prosječna temperatura Zemljine površine bila bi 30°C ne +15°C, kao sada, nego -18°C.

Prirodni efekt staklenika ne prijeti ni Zemlji ni čovječanstvu, budući da se ukupna količina stakleničkih plinova održala na istoj razini zahvaljujući ciklusu prirode, štoviše, dugujemo mu život.

Ali povećanje koncentracije stakleničkih plinova u atmosferi dovodi do povećanja učinka staklenika i kršenja toplinske ravnoteže Zemlje. Upravo se to dogodilo u posljednja dva stoljeća razvoja civilizacije. Elektrane na ugljen, ispušni plinovi automobila, tvornički dimnjaci i drugi umjetni izvori onečišćenja emitiraju oko 22 milijarde tona stakleničkih plinova godišnje u atmosferu.

Koji se plinovi nazivaju "stakleničkim" plinovima?

Najpoznatiji i najčešći staklenički plinovi su vodena para(H 2 O), ugljični dioksid(CO2), metan(CH 4) i plin za smijanje odnosno dušikov oksid (N 2 O). To su izravni staklenički plinovi. Većina ih nastaje izgaranjem fosilnih goriva.

Osim toga, postoje još dvije skupine izravnih stakleničkih plinova, a to su halougljikovodici i sumporov heksafluorid(SF6). Njihove emisije u atmosferu povezane su sa suvremenim tehnologijama i industrijskim procesima (elektronika i rashladna oprema). Njihova količina u atmosferi je sasvim zanemariva, ali je njihov utjecaj na efekt staklenika (tzv. potencijal globalnog zagrijavanja / GWP) desetke tisuća puta jači od CO 2 .

Vodena para je glavni staklenički plin odgovoran za više od 60% prirodnog efekta staklenika. Antropogeno povećanje njegove koncentracije u atmosferi još nije zabilježeno. Međutim, povećanje Zemljine temperature, uzrokovano drugim čimbenicima, povećava isparavanje oceanske vode, što može dovesti do povećanja koncentracije vodene pare u atmosferi i - do povećanja efekta staklenika. S druge strane, oblaci u atmosferi reflektiraju izravnu sunčevu svjetlost, što smanjuje protok energije prema Zemlji i, sukladno tome, smanjuje efekt staklenika.

Ugljični dioksid je najpoznatiji od stakleničkih plinova. Prirodni izvori CO 2 su vulkanske emisije, vitalna aktivnost organizama. Antropogeni izvori su izgaranje fosilnih goriva (uključujući šumske požare), kao i niz industrijskih procesa (npr. proizvodnja cementa, stakla). Ugljični dioksid je, prema većini istraživača, prvenstveno odgovoran za globalno zatopljenje uzrokovano "efektom staklenika". Koncentracije CO 2 porasle su za više od 30% tijekom dva stoljeća industrijalizacije i u korelaciji su s promjenama prosječne globalne temperature.

Metan je drugi najvažniji staklenički plin. Emitira se zbog istjecanja u razradi ležišta ugljena i prirodnog plina, iz cjevovoda, pri izgaranju biomase, na odlagalištima (kao sastavni dio bioplina), kao i u poljoprivredi (stočarstvo, uzgoj riže), itd. Uzgoj životinja, primjena gnojiva, izgaranje ugljena i drugi izvori proizvode oko 250 milijuna tona metana godišnje. Količina metana u atmosferi je mala, ali je njegov efekt staklenika ili potencijal globalnog zatopljenja (GWP) 21 puta jači od CO 2 .

Dušikov oksid je treći najvažniji staklenički plin: njegov je utjecaj 310 puta jači od CO 2, ali se u atmosferi nalazi u vrlo malim količinama. U atmosferu ulazi kao rezultat vitalne aktivnosti biljaka i životinja, kao iu proizvodnji i korištenju mineralnih gnojiva, radu poduzeća kemijske industrije.

Halougljikovodici (hidrofluorougljici i perfluorougljici) su plinovi stvoreni da zamijene tvari koje oštećuju ozonski omotač. Uglavnom se koriste u rashladnoj opremi. Imaju izuzetno visoke koeficijente utjecaja na efekt staklenika: 140-11700 puta veći od CO 2. Njihove emisije (ispuštanje u okoliš) su male, ali brzo rastu.

Sumporov heksafluorid – njegov ulazak u atmosferu povezan je s elektronikom i proizvodnjom izolacijskih materijala. Iako je mali, ali volumen se stalno povećava. Potencijal globalnog zagrijavanja je 23900 jedinica.