Парниковий ефект 2

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Зміст
Введення
1. Парниковий ефект: історичні відомості і причини
1.1. Історичні зведенні
1.2. Причини
2. Парниковий ефект: механізм утворення, посилення
2.1. Механізм парникового ефекту та його роль в біосферних
процесах
2.2. Посилення парникового ефекту в індустріальну епоху
3. Наслідки посилення парникового ефекту
Висновок
Список використаної літератури

Введення
Основним джерелом енергії, що підтримує життя на Землі, є сонячна радіація - електромагнітне випромінювання Сонця, що проникає в земну атмосферу. Сонячна енергія підтримує також і всі атмосферні процеси, які визначають зміну сезонів: весна-літо-осінь-зима, а також зміни погодних умов.
Близько половини сонячної енергії припадає на видиму частину спектру, яку ми сприймаємо як сонячне світло. Ця радіація досить вільно проходить через земну атмосферу і поглинається поверхнею суші та океанів, нагріваючи їх. Але ж сонячна радіація надходить на Землю щодня протягом багатьох тисячоліть, чому ж у такому разі Земля не перегрівається і не перетворюється на маленьке Сонце?
Справа в тому, що і земля, і водна поверхня, і атмосфера в свою чергу теж випускають енергію, тільки вже у дещо іншій формі - як невидиме інфрачервоне, або теплове, випромінювання.
У середньому ж досить тривалий час в космічний простір йде рівно стільки енергії у вигляді інфрачервоного випромінювання, скільки її надходить у вигляді сонячного світла. Таким чином, встановлюється теплова рівновага нашої планети. Все питання в тому, при якій температурі встановиться цю рівновагу. Якби атмосфери не було, середня температура Землі становила б -23 градуси. Захисна дія атмосфери, що поглинає частину інфрачервоного випромінювання земної поверхні, призводить до того, що насправді ця температура становить +15 градусів. Підвищення температури - суть наслідок парникового ефекту в атмосфері, який посилюється зі збільшенням кількості вуглекислого газу і водяної пари в атмосфері. Ці гази найкраще поглинають інфрачервону радіацію.
В останні десятиліття в атмосфері все більше і більше збільшується концентрація вуглекислого газу. Це відбувається тому; що з кожним роком збільшуються обсяги спалювання викопного палива і деревини. Внаслідок цього середня температура повітря біля поверхні Землі підвищується приблизно на 0,5 градуса за століття. Якщо нинішні темпи спалювання палива, а значить, і підвищення концентрації парникових газів збережуться і надалі, то, за деякими прогнозами, у наступному столітті очікується ще більше потепління клімату.

1. Парниковий ефект: історичні відомості і причини
1.1. Історичні відомості
Ідея про механізм парникового ефекту була вперше викладена в 1827 році Жозефом Фур'є в статті «Записка про температури земної кулі та інших планет», в якій він розглядав різні механізми формування клімату Землі, при цьому він розглядав як фактори, що впливають на загальний тепловий баланс Землі ( нагрівання сонячним випромінюванням, охолодження за рахунок лучеиспускания, внутрішнє тепло Землі), так і чинники, що впливають на теплоперенос і температури кліматичних поясів (теплопровідність, атмосферна і океанічна циркуляція).
При розгляді впливу атмосфери на радіаційний баланс Фур'є проаналізував досвід М. де Соссюра з зачерненим зсередини посудиною, накритим склом. Де Соссюр вимірював різницю температур усередині і зовні такої судини, виставленого на пряме сонячне світло. Фур'є пояснив підвищення температури всередині такого «міні-парника» в порівнянні з зовнішньою температурою дією двох факторів: блокуванням конвективного теплопереносу (скло запобігає відтоку нагрітого повітря зсередини і приплив прохолодного зовні) і різною прозорістю скла у видимому й інфрачервоному діапазоні.
Саме останній фактор і отримав в пізнішій літературі назву парникового ефекту - поглинаючи видиме світло, поверхня нагрівається і випускає теплові (інфрачервоні) промені; оскільки скло прозоро для видимого світла і майже непрозоро для теплового випромінювання, то накопичення тепла веде до такого зростання температури, при якому кількість проходять через скло теплових променів достатньо для встановлення теплової рівноваги.
Фур'є постулював, що оптичні властивості атмосфери Землі аналогічні оптичним властивостям скла, тобто її прозорість в інфрачервоному діапазоні нижче, ніж прозорість в діапазоні оптичному.
1.2. Причини
Суть парникового ефекту полягає в наступному: Земля отримує енергію від Сонця, в основному, у видимій частині спектру, а сама випромінює в космічний простір, головним чином, інфрачервоні промені.
Однак багато що містяться в її атмосфері, - водяна пара, СО2, метан, закис азоту і т.д. - прозорі для видимих ​​променів, але активно поглинають інфрачервоні, утримуючи тим самим в атмосфері частину тепла.
В останні десятиліття вміст парникових газів в атмосфері дуже сильно виріс. З'явилися і нові, раніше не існували речовини з "парниковим" спектром поглинання - перш за все фторуглеводородов.
Гази, що викликають парниковий ефект, - це не тільки діоксид вуглецю (CO2). До них також відносяться метан (CH4), закис азоту (N2O), Гідрофторвуглеці (ГФУ), перфторвуглероди (ПФУ), гексафторид сірки (SF6). Проте саме спалювання вуглеводневого палива, що супроводжується виділенням CO2, вважається основною причиною забруднення.
Причина швидкого зростання кількості парникових газів очевидна, - людство зараз спалює за день стільки викопного палива, скільки його утворювалося за тисячі років в період утворення родовищ нафти, вугілля і газу. Від цього «поштовху» кліматична система вийшла з «рівноваги» і ми бачимо більше число вторинних негативних явищ: особливо жарких днів, засух, повеней, різких стрибків погоди, причому саме це і завдає найбільшої шкоди.
Згідно з прогнозами дослідників, якщо нічого не робити, світові викиди CO2 протягом найближчих 125 років виростуть вчетверо. Але не можна забувати і про те, що значна частина майбутніх джерел забруднення ще не побудована. За останні сто років температура в північній півкулі збільшилася на 0,6 градуса. Прогнозоване зростання температури в наступному столітті складе від 1,5 до 5,8 градусів. Найбільш вірогідний варіант - 2,5-3 градуси.
Проте зміни клімату - це не тільки підвищення температури. Зміни стосуються і інших кліматичних явищ. Не тільки сильна спека, але і сильні раптові заморожування, повені, селі, смерчі, урагани пояснюють ефектами глобального потепління. Кліматична система дуже складна, щоб чекати від неї рівномірного і однакового зміни в усіх точках планети. І головну небезпеку вчені бачать сьогодні саме в зростанні відхилення від середніх значень - значних і частих коливань температури.

2. Парниковий ефект: механізм, посилення
2.1 Механізм парникового ефекту та його роль в біосферних процесах
Основним джерелом життя і всіх природних процесів на Землі є промениста енергія Сонця. Енергія сонячної радіації всіх довжин хвиль, що надходить на нашу планету в одиницю часу на одиницю площі, перпендикулярної сонячним променям, називається сонячної постійної і становить 1,4 кдж/см2. Це лише одна двомільярдну частка енергії, випромінюваної поверхнею Сонця. Із загальної кількості сонячної енергії, що поступає на Землю, атмосфера поглинає -20%. Приблизно 34% енергії, що проникає в глиб атмосфери і доходить до поверхні Землі, відбивається хмарами атмосфери, аерозолями, в ній знаходяться, і самою поверхнею Землі. Таким чином, до земної поверхні доходить -46% сонячної енергії і поглинається нею. У свою чергу поверхню суші і води випромінює довгохвильову інфрачервону (теплову) радіацію, яка частково йде в космос, а частково залишається в атмосфері, затримуючись входять до її складу газами і нагріваючи приземні шари повітря. Ця ізоляція Землі від космічного простору створила сприятливі умови для розвитку живих організмів.
Природа парникового ефекту атмосфер обумовлена ​​їх різною прозорістю у видимому і дальньому інфрачервоному діапазонах. На діапазон довжин хвиль 400 - 1500 нм (видиме світло і ближній інфрачервоний діапазон) доводиться 75% енергії сонячного випромінювання, більшість газів не поглинають в цьому діапазоні; релєєвськоє розсіяння в газах і розсіяння на атмосферних аерозолях не перешкоджають проникненню випромінювання цих довжин хвиль в глибини атмосфер і досягненню поверхні планет. Сонячне світло поглинається поверхнею планети і її атмосферою (особливо випромінювання в ближній УФ-і ІК-областях) і розігріває їх. Нагріта поверхня планети і атмосфера випромінюють в дальньому інфрачервоному діапазоні: так, у разі Землі () 75% теплового випромінювання доводиться на діапазон 7,8-28 мкм, для Венери - 3,3-12 мкм.
Атмосфера, яка містить гази, що поглинають в цій області спектра (т. зв. Парникові гази - H2O, CO2, CH4 і пр., істотно непрозора для такого випромінювання, спрямованого від її поверхні в космічний простір, тобто має в ІЧ-діапазоні велику оптичну товщину. Внаслідок такої непрозорості атмосфера стає гарним теплоізолятором, що, у свою чергу, призводить до того, що переизлучение поглиненої сонячної енергії в космічний простір відбувається у верхніх холодних шарах атмосфери. У результаті ефективна температура Землі як випромінювача виявляється нижчою, ніж температура її поверхні .
Таким чином задерживаемое йде від земної поверхні теплове випромінювання (подібно плівці над парники), отримало образну назву парниковий ефект. Гази, що затримують теплове випромінювання і перешкоджають відтоку тепла в космічний простір, називають парниковими газами. Завдяки парниковому ефекту середньорічна температура біля поверхні Землі в останнє тисячоліття складає приблизно 15 ° С. Без парникового ефекту ця температура опустилася б до -18 ° С і існування життя на Землі стало б неможливим. Основним парниковим газом атмосфери є водяна пара, що затримує 60% теплового випромінювання Землі. Вміст водяної пари в атмосфері визначається планетарним кругообігом води і (при сильних широтних і висотних коливаннях) практично постійно. Приблизно 40% теплового випромінювання Землі затримується іншими парниковими газами, у тому числі понад 20%-вуглекислим газом. Основні природні джерела СО2 в атмосфері - виверження вулканів і природні лісові пожежі. На зорі геобіохіміческой еволюції Землі вуглекислий газ надходив у Світовий океан через підводні вулкани, насичував його і виділявся в атмосферу. До цих пір немає точних оцінок кількості СО2 в атмосфері на ранніх етапах її розвитку. За результатами аналізу базальтових порід підводних хребтів в Тихому та Атлантичному океанах американський геохімік Д. Маре зробив висновок, що вміст СО2 в атмосфері в перший мільярд років її існування було в тисячу разів більше, ніж в даний час, - близько 39%. Тоді температура повітря в приземному шарі сягала майже 100 ° С, а температура води в Світовому океані наближалася до точки кипіння ("сверхпарніковий" ефект). З появою фотосінтезіруюшіх організмів і хімічних процесів зв'язування вуглекислого газу став діяти потужний механізм вилучення СО2 з атмосфери і океану в осадові породи. Парниковий ефект став поступово зменшуватися, поки не настав той рівновагу в біосфері, яка мала місце до початку епохи індустріалізації і якому відповідає мінімальний вміст вуглекислого газу в атмосфері - 0,03%. У відсутність антропогенних викидів вуглецевий цикл наземної і водної біоти, гідросфери, літосфери і атмосфери знаходився в рівновазі. Надходження в атмосферу двоокису вуглецю за рахунок вулканічної діяльності оцінюється в 175 млн т на рік. Осадження у вигляді карбонатів пов'язує близько 100 млн т. Великий океанічний резерв вуглецю - він у 80 разів перевищує атмосферний. Втричі більше, ніж в атмосфері, вуглецю концентрується в біоті, причому зі збільшенням СО2 зростає продуктивність наземної рослинності.
2.2. Посилення парникового ефекту в індустріальну епоху
Посилення парникового ефекту в індустріальну епоху пов'язано в першу чергу із зростанням вмісту в атмосфері техногенного діоксиду вуглецю за рахунок спалювання викопних видів органічного палива підприємствами енергетики, металургійними заводами, автомобільними двигунами: С + О = СО2, С3H8 + 502 = ЗСО2 + 4Н2О, С25Н52 + 38О2 = 25СО2 +26 Н20, 2С8Н18 +25 О2 = 16СО2 + 18Н2О.
Кількість техногенних викидів СО2 в атмосферу значно зросла у другій половині XX ст. Основною причиною цього стала колосальна залежність світової економіки від викопних видів палива. Індустріалізація, урбанізація і стрімкі темпи зростання населення планети зумовили збільшення світового попиту на електроенергію, задовольняється головним чином за рахунок спалювання горючих копалин. Зростання споживання енергії завжди вважався не тільки важливою умовою технічного прогресу, але і сприятливим фактором існування та розвитку людської цивілізації. Коли людина навчилася добувати вогонь, стався перший стрибок у зміні рівня життя, енергоресурсами були м'язова сила людини і дрова.
Зростання споживання енергії в даний час складає близько 5% на рік, що при зростанні населення трохи менше 2% на рік означає більш ніж дворазове збільшення душового споживання. У 2000 р . світ витратив більше 16 - 109 кВт-год енергії, чверть цієї кількості припала на США і стільки ж - на країни, що розвиваються разом з Китаєм (частка Росії - близько 6%). В даний час викопні види органічного палива складають більше 90% всіх первинних енергоресурсів, забезпечуючи 75% світового виробництва електричної енергії. У результаті спалювання органічного палива лише на теплових електростанціях (ТЕС), не рахуючи роботу автомобільних двигунів і металургійних підприємств, в атмосферу щорічно надходить понад 5 млрд т вуглекислого газу (25% техногенних викидів діоксиду вуглецю в атмосферу дають США і країни Євросоюзу, 1 1% - Китай, 9% - Росія).
З початку XX ст., За оцінками експертів ООН, збільшення викидів СО2 становило від 0,5 до 5% на рік. У результаті за останні сто років тільки за рахунок спалювання палива в атмосферу надійшло 400 млрд. т вуглекислого газу.
Розвиток індустріалізації та економічної діяльності людини призводить до того, що в повітря викидається все більше домішок, що створюють знаменитий парниковий ефект, - вуглекислого газу, метану та іншої «бруду». Це, відповідно, призводить до того, що середньорічні температури повільно, але вірно збільшуються. Незважаючи на те, що з року в рік зростання вимірюється десятими і сотими частками градуса, за десятиліття і століття накопичуються цілком солідні величини на кілька градусів за шкалою Цельсія.
Останні кліматичні моделі дають наступний результат: до початку наступного століття, тобто до 2100 року, клімат Землі стане тепліше на 2-4,5 градуса щодо так званого «доіндустріального» рівня (тобто щодо того давнього періоду, коли промисловість ще не почала викидати в атмосферу парникові гази). Середня оцінка коливається в районі трьох градусів.
Проте найбільш важливо, мабуть, не те, наскільки розігріється Земля протягом XXI століття. Важливіше те, що науковий світ в цілому прийшов до згоди щодо причин температурного стрибка. Протягом останніх 20-30 років антропогенна теорія глобального потепління постійно стикалася з критикою з боку скептиків, які вважали, що у кліматичних змін можуть бути і природні причини. До 2007 року переважна більшість вчених зійшлося на тому, що ні сонячна радіація, ні вулканічна активність, ні інші природні явища не можуть дати такого потужного теплового ефекту.

3. Наслідки посилення парникового ефекту
Припущення, що наслідками господарської діяльності людини можуть стати значні зміни клімату, вперше були висловлені в кінці XIX - початку XX ст. У 1922 р . англійський геолог Р. Шерлок висунув ідею, що ці зміни прямо пов'язані зі збільшенням вмісту вуглекислого газу в атмосфері і, отже, зі зростаючими масштабами використання викопного горючого палива. Головним наслідком посилення парникового ефекту є підвищення приземної температури, яке стійко спостерігається в останні десятиліття. У 1988 р . в Торонто відбулася перша Міжнародна конференція з проблеми антропогенного зміни клімату. Вчені прийшли до висновку, що наслідки посилення парникового ефекту через зростання вмісту в атмосфері вуглекислого газу поступаються лише наслідків світової ядерної війни. Тоді ж при Організації Об'єднаних Націй була утворена Міжурядова група експертів з проблем зміни клімату - МГЕЗК (IPCC-Intergovernmental Panel on Climate Change), яка зайнялася всебічним вивченням впливу підвищення приземної температури через посилення парникового ефекту на клімат, екосистему Світового океану, біосферу в цілому, в тому числі на життя і здоров'я населення планети. За даними експертів ООН, до 2025 р . підвищення середньорічної температури біля поверхні Землі може скласти 2,5 ° С, а до кінця сторіччя - майже 6 ° С. Це призведе до порушення природних механізмів підтримки теплового балансу планети і необоротно перетворить Землю в розпечений пекло, подібний Венері.
Іноді можна почути, що глобальне потепління вигідно Росії, оскільки вона - «холодна країна». Насправді це не так. Якщо, наприклад, для Москви температурний розкид складає від -35 до +37 ° С, то підвищення температури на 2 градуси не означає, що амплітуда коливань стане від -33 до +39 ° С. За розрахунками кліматологів, при цьому мінімальна температура стане ще менше, а максимальна ще вище: амплітуда московської температури стане десь від -40 до +40 ° С. Серед найважливіших проблем, пов'язаних з посиленням парникового ефекту і потеплінням клімату, пріоритетною є підвищення рівня Світового океану за рахунок танення материкових льодовиків і морських льодів, теплового розширення океану. Підйом рівня моря - вже реальний факт. За минуле століття рівень Світового океану підвищився, за різними оцінками, на 10 - 25 см (Головним чином в останню чверть XX століття), до 2025 р . можливе підвищення рівня Світового океану ще на 20 - 30 см , А до кінця настав сторіччя - на 1 - 2 м . У доповіді IPCC на засіданні в Шанхаї (січень 2001 р .) Зазначено, що за останні десять років товщина льодового покриву в Північному Льодовитому океані скоротилася на 40%, відбувається інтенсивне руйнування льодових щитів Антарктиди і Гренландії. Через танення гренландських і арктичних льодів відбувається уповільнення течії Гольфстріму, що несе мільйони мільярдів ват тепла з тропіків, згідно з дослідженнями американських вчених вже зараз сила потоку зменшилася на 10%. Зникнення Гольфстріму призведе до суттєвих змін клімату Північної Атлантики: біля узбережжя Британії температура може знизитися на 5 ° С, в інших районах середньорічна температура впаде на 10 ° С. Прямий вплив підвищення рівня Світового океану - переміщення берегової лінії. У результаті танення льодів під водою опиняться багато прибережні райони і острови, вторгнення фронту солоних морських вод у прісноводні ріки викличе засолення прісноводних прибережних акваторій. Всі ці процеси глибоко торкнуться людське суспільство, особливо густонаселені приморські райони. Підйом рівня води викличе затоплення багатьох приморських міст, погіршаться умови їх водопостачання, серйозно постраждають місця нерестовищ риб. Підраховано, що підвищення рівня океану на 1 м потягне за собою колосальні втрати людських і матеріальних ресурсів. Сотні мільйонів людей на земній кулі змушені будуть мігрувати з прибережних зон, дельт річок і з островів. Потепління призведе до вивільнення метану, що знаходиться в зоні вічної мерзлоти у вигляді гідрату метану (тверде з'єднання кристалів води і поглиненого під тиском газоподібного метану), танення фунтів. Це створить загрозу дорогах, будов і комунікацій, в тому числі газо-і нафтопроводами, бурових установок і т. п., погіршить стан лісових масивів на вічній мерзлоті. Відбудуться істотні зміни природних процесів у біосфері: - порушення кругообігів головних біогенних елементів; - зміна характеру хмарності і, як наслідок, кліматичні зміни; - зміна розподілу опадів по регіонах; - зміщення кліматичних зон і, зокрема, розширення зон пустель; - порушення біологічних ритмів розвитку рослин і тривалі періоди неврожаїв головних сільськогосподарських культур. Зміна середньої приземної температури призведе до перебудови біоти - всієї системи живих організмів Землі - і буде супроводжуватися такими аномальними явищами, як поширення хвороб, шкідників, так званих видів-гангстерів. Частково такі процеси вже почалися: від короїдів гинуть смерекові ліси Нечорнозем'я. Розбалансування системи регулювання клімату виявляє себе у вигляді почастішання і посилення аномальних погодних явищ, таких, як шторми, урагани і торнадо, повені й цунамі. Дослідження показали, що в 2004 р . у світі відбулося в два рази більше катаклізмів, ніж передбачали вчені. Проливні дощі над Європою змінилися посухою. Влітку цього ж року температура в ряді європейських країн досягала 40 ° С, хоча зазвичай максимальна температура не перевищує 25-30 ° С. І, нарешті, 2004 рік закінчився сильним землетрусом у Південно-Східній Азії (26 грудня), що породила цунамі, в результаті якого загинуло сотні тисяч людей.
Зміни клімату можуть завдати світу збиток у сотні мільярдів доларів, якщо не будуть прийняті термінові заходи по скороченню викидів парникових газів. Досить серйозні соціальні наслідки зміни клімату для Росії. У ряді регіонів Росії почастішали посухи, змінився паводковий режим, збільшуються площі заболочених земель, скорочуються зони впевненого землеробства. Все це завдає значної шкоди відносно бідним верствам населення, пов'язаних з аграрним сектором.

Висновок
Таким чином, зростання середньої температури, зміни клімату не проходять для екосистеми безслідно. Умови існування живих організмів змінюються, і це, у свою чергу, веде до важко прогнозованим наслідків, вимирання одних видів і раптового поширенню інших.
Для людини, чиї технологічні здібності до адаптації дуже високі, потепління - також серйозний виклик, що вимагає перебудови системи пристосування. Так, в Росії танення вічної мерзлоти може спричинити за собою руйнування цілих міст. А це загрожує вже не стільки технологічними, скільки соціальними наслідками. Підвищення рівня світового океану загрожує затопленням значних територій в різних точках земної кулі.
Саме по собі глобальне потепління не є для екосистеми Землі новим явищем. Температурні зміни були і раніше (згадайте про льодовикових періодах), але ніколи вони не були такими стрімкими. У непередбачуваності зміни і полягає головна загроза для людства.
Останні півстоліття спостерігається тенденція посилення парникового ефекту, що має загальнопланетарний характер. На думку багатьох вчених-кліматологів і екологів, з цим явищем пов'язані глобальні кліматичні зміни антропогенного характеру. Це одна з найбільш серйозних екологічних загроз, які очікують людство в XXI столітті.
Вирішити проблему допоможуть поновлювані джерела енергії, розвиток яких все ще дуже сильно залежить від участі держави. Тут-то і виникає потреба у створенні системи стимулювання та контролю. Кіотський протокол - лише певний етап на шляху створення такої системи у світовому масштабі.

Список використаної літератури
1. Алексєєв В.В., Кисельова С.В., Чернова М.І. «Зростання концентрації СО2 в атмосфері - загальне благо?» / / Природа, № 9, 1999 р .
2. 5. Заварзін Г. А. «Становлення біосфери» / / Вісник Російської Академії наук, тому 71, № 11, с. 988-1001 (2001)
3. Монин А.С., Шишков Ю.А. «Клімат як проблема фізики» / / УФН, тому 170, № 4, 2000 р .
4. Мелешко В.П., Катцу В.М, спориш П.В., Вавулін С.В., Говоркова В.А., «Вивчення можливих змін клімату за допомогою моделей загальної циркуляції атмосфери і океану» / / Зміни клімату та їх наслідки .- Спб.: Наука, 2002.
5. Яншин А. «Чи небезпечний парниковий ефект» / / Наука і життя. 1989. № 12.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Екологія та охорона природи | Реферат
49.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Парниковий ефект
Парниковий ефект
Парниковий ефект 3
Парниковий ефект 5
Парниковий ефект 4
Чи небезпечний парниковий ефект
Парниковий ефект 2 Сутність поняття
Парниковий ефект причини і наслідки
Парниковий ефект глобальна екологічна проблема
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru