Основните източници на парникови газове, навлизащи в атмосферата. Източници на емисии на парникови газове

Един от основните парникови газове е въглеродният диоксид - въглероден диоксид (CO2). Доскоро неговата роля се преувеличаваше; на него се приписваше до половината от общия принос за парниковия ефект. Сега обаче стигнахме до заключението, че тази оценка е надценена.

Инструментално е доказано, че през последните десетилетия годишното натрупване на CO 2 в атмосферата е 0,4%. От началото на 20 век. нивото на CO 2 в атмосферата се е увеличило с 31%. Тази стойност е от съществено значение за повишаване на температурата. Според най-оптимистичния сценарий температурата ще се повиши през следващото столетие с 1,5-2°C, а най-песимистичния – с почти 6°C.

Всяка година в атмосферата постъпват 6 милиарда тона въглероден диоксид от антропогенни източници, от които 3 милиарда тона се абсорбират от растителността в процесите на фотосинтеза, а останалите 3 милиарда тона се натрупват. Общото количество натрупване по вина на човека през последните 100 години възлиза на около 170 милиарда тона в сравнение с 190 милиарда тона въглероден диоксид, които навлизат в атмосферата в резултат на природни процеси. Според оценки на редица руски учени приносът на антропогенната дейност за глобалното затопляне е само 10-15%, а останалата част се дължи на глобалните природни цикли. Ето защо е малко вероятно човешките усилия за намаляване на емисиите на парникови газове да забавят значително предстоящото затопляне.

Увеличаването на концентрацията на CO 2 не означава смърт за биосферата. Преди милиони години, по време на въглеродния период, концентрацията на CO 2 е била 10 пъти по-висока от сега. През този период растителността се развива бурно, дърветата достигат големи размери. Но условията бяха неблагоприятни за човешката популация. Максималното горно ниво на съдържание на CO2 в атмосферата за хората не е установено.

Има различни хипотези за причините за натрупването на CO 2 в атмосферата. Според първата, най-често срещаната гледна точка, въглеродният диоксид се натрупва в атмосферата като продукт от изгарянето на органично гориво. Втората хипотеза смята, че основната причина за увеличаването на съдържанието на CO 2 е дисфункцията на микробните общности в почвите на Сибир и част от Северна Америка. Независимо от избора на хипотезата, натрупването на въглероден диоксид става във все по-голям мащаб.

Парниковите газове като метан, азотни оксиди и водни пари оказват голямо влияние върху климата.

Доскоро подценяван ролята на метана(SN 4). Той участва активно в парниковия ефект. Освен това, издигайки се на височина от 15-20 км, метанът под въздействието на слънчевата светлина се разлага на водород и въглерод, които, когато се комбинират с кислород, образуват въглероден диоксид. Това допълнително засилва парниковия ефект.

В природата CH 4 се образува в блатата по време на гниенето на органичните вещества; нарича се още блатен газ. Метанът се среща и в обширни мангрови гори в тропическите райони. В света се наблюдава увеличаване на концентрацията на CH 4 поради унищожаването на биотата. В допълнение, той навлиза в атмосферата от тектонични разломи на сушата и на океанското дъно.

Антропогенните емисии на метан са свързани с проучването и добива на минерални ресурси, с изгарянето на минерални горива в ТЕЦ и органични горива в двигатели с вътрешно горене на превозни средства и изпускането му в животновъдните ферми. Използването на азотни торове, отглеждането на ориз, изхвърлянето на битови отпадъци, изтичането и непълното изгаряне на природен газ също водят до повишени емисии на метан и азотни оксиди, които са мощни парникови газове. Съдържанието на CH 4 в атмосферата, според инструментални данни, се увеличава с 1% годишно. През последните 100 години растежът е 145%.

Азотни оксидисе натрупват в атмосферата годишно в рамките на 0,2%, а общото натрупване през периода на интензивно индустриално развитие е около 15%. Увеличаването на съдържанието на азотни оксиди е причинено от селскостопански дейности и масово унищожаване на горите.

Бързото затопляне на климата на Земята води до ускоряване на водния цикъл в природата, повишено изпарение от водните повърхности, което допринася за натрупването водна парав атмосферата и засилване на парниковия ефект. Според някои учени около 60% от парниковия ефект се причинява от водни пари. Колкото повече от тях има в тропосферата, толкова по-силен е парниковият ефект, а концентрацията им от своя страна зависи от повърхностните температури и площта на водната повърхност.

Съветският климатолог и метеоролог Михаил Иванович Будико през 1962 г. пръв публикува идеи, че изгарянето на огромно количество различни горива от човечеството, което особено се е увеличило през втората половина на 20 век, неизбежно ще доведе до увеличаване в съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата. И е известно, че забавя освобождаването на слънчева и дълбока топлина от повърхността на Земята в космоса, което води до ефекта, който наблюдаваме в стъклени оранжерии. В резултат на този парников ефект средната температура на повърхностния слой на атмосферата трябва постепенно да се повишава. Заключенията на М. И. Будико заинтересуваха американските метеоролози. Те проверяват неговите изчисления, сами правят множество наблюдения и в края на шейсетте години стигат до твърдото убеждение, че парниковият ефект в земната атмосфера съществува и нараства.

Основните парникови газове, по реда на очакваното им въздействие върху топлинния баланс на Земята, са водни пари, въглероден диоксид, метан и озон и азотен оксид.

ориз. 3. Структура на емисиите на парникови газове по страни

Водната пара е най-важният естествен парников газ и има значителен принос за парниковия ефект със силна положителна обратна връзка. Повишаването на температурата на въздуха води до увеличаване на съдържанието на влага в атмосферата при поддържане на относителна влажност, което води до увеличаване на парниковия ефект и по този начин допринася за по-нататъшно повишаване на температурата на въздуха. Влиянието на водните пари може да се прояви и чрез повишена облачност и промени във валежите. Човешката икономическа дейност допринася с по-малко от 1% за емисиите на водни пари.

Въглероден диоксид (CO2) . В допълнение към водните пари, въглеродният диоксид играе най-важната роля в създаването на парниковия ефект. Планетарният въглероден цикъл е сложна система; нейното функциониране в различни характерни времена се определя от различни процеси, които съответстват на различни скорости на цикъл на CO2. Въглеродният диоксид, подобно на азота и водните пари, навлезе и продължава да навлиза в атмосферата от дълбоките слоеве на планетата по време на дегазацията на горната мантия и земната кора. Тези компоненти на атмосферния въздух са сред газовете, отделяни в атмосферата по време на вулканични изригвания, отделяни от дълбоки пукнатини в земната кора и от горещи извори.

ориз. 4. Структура на емисиите на въглероден диоксид по региони на планетата през 90-те години

Метан (CH4). Метанът е парников газ. Ако степента на въздействие на въглеродния диоксид върху климата условно се приеме за единица, тогава парниковата активност на метана ще бъде 23 единици. Нивата на метан в атмосферата са се увеличили много бързо през последните два века. Сега средното съдържание на метан CH 4 в съвременната атмосфера се оценява на 1,8 ppm ( части на милион, части на милион). Неговият принос за разсейването и задържането на топлината, излъчвана от нагрятата от слънцето Земя, е значително по-висок от този на CO 2. В допълнение, метанът абсорбира радиацията на Земята в онези „прозорци“ на спектъра, които са прозрачни за други парникови газове. Без парниковите газове - CO 2, водни пари, метан и някои други примеси, средната температура на земната повърхност би била само –23°C, а сега е около +15°C. Метанът се просмуква на дъното на океана през пукнатини в земната кора и се освобождава в значителни количества по време на добив и при изгаряне на гори. Наскоро беше открит нов, напълно неочакван източник на метан - висши растения, но механизмите на образуване и значението на този процес за самите растения все още не са изяснени.

Азотният оксид (N2O) е третият най-важен парников газ според Протокола от Киото. Отделя се при производството и използването на минерални торове, в химическата промишленост, в селското стопанство и др. На него се падат около 6% от глобалното затопляне.

Тропосферният озон, т.еКато парников газ, тропосферният озон (троп. O 3) има както пряк ефект върху климата чрез поглъщането на дълговълнова радиация от Земята и късовълнова радиация от Слънцето, така и чрез химични реакции, които променят концентрациите на други парникови газове, например метан (троп. O 3 е необходим за образуването на важен окислител на парникови газове - радикал - OH). Увеличаване на концентрацията на пътеки. От средата на 18 век O 3 е третото по големина положително радиационно въздействие върху земната атмосфера след CO 2 и CH 4 . Като цяло съдържанието на пътеките. O 3 в тропосферата се определя от процесите на неговото образуване и разрушаване по време на химични реакции, включващи прекурсори на озон, които имат естествен и антропогенен произход, както и процесите на пренос на озон от стратосферата (където съдържанието му е много по-високо) и абсорбцията на озон от земната повърхност. Живот на следата. O 3 - до няколко месеца, което е значително по-малко от другите парникови газове (CO 2, CH 4, N 2 O). Концентрация на пътеки. O3 варира значително във времето, пространството и надморската височина и неговото наблюдение е много по-трудно от наблюдението на добре смесени парникови газове в атмосферата.

Учените са направили ясен извод, че атмосферните емисии, причинени от човешката дейност, водят до значително увеличаване на концентрацията на парникови газове в атмосферата. Въз основа на изчисления, използващи компютърни модели, беше показано, че ако сегашното ниво на парникови газове, навлизащи в атмосферата, продължи, тогава само за 30 години средната температура по земното кълбо ще се повиши с приблизително 1°. Това е необичайно голямо увеличение на температурата въз основа на палеоклиматичните данни. Трябва да се отбележи, че експертните оценки очевидно са малко подценени. Затоплянето вероятно ще се увеличи в резултат на редица природни процеси. По-голямото затопляне от предвиденото може да се дължи на неспособността на затоплящия се океан да абсорбира очакваното количество въглероден диоксид от атмосферата.

Резултатите от численото моделиране също така показват, че средната глобална температура през следващия век ще се повишава със скорост от 0,3°C на 10 години. В резултат на това до 2050 г. тя може да се увеличи (в сравнение с прединдустриалното време) с 2°C, а до 2100 г. - с 4°C. Глобалното затопляне трябва да бъде придружено от увеличаване на валежите (с няколко процента до 2030 г.), както и от повишаване на морското равнище (до 2030 г. с 20 см, а до края на века с 65 см).

Парниковите газове са газове, които имат висока прозрачност във видимия диапазон и висока абсорбция в далечния инфрачервен диапазон. Наличието на парникови газове в атмосферата е основната причина за образуването на парниковия ефект, който от своя страна води до значителни промени в климата на планетата. Напоследък на нашата планета парниковият ефект се усеща доста остро, тъй като всяка година климатът се променя към затопляне. Феноменът на парниковия ефект на планетата е подобен на принципа на обикновена градинска оранжерия, в която слънчевите лъчи преминават през прозрачна стена и покрив, като по този начин нагряват почвата и повишават температурата на въздуха в оранжерията. Благодарение на дизайна на оранжерията се поддържа висока температура на въздуха в нея. Същото се случва и на Земята. Емисиите на парникови газове в атмосферата водят до образуването на определена обвивка над планетата, състояща се от вещества, способни да пропускат слънчевите лъчи. По този начин тази черупка е способна да задържа топлината на планетата, като в оранжерия.

За растящите растения ефектът от запазването на топлината е благоприятни условия, но може да причини непоправима вреда на планетата.

Парниковите газове, изпускани в земната атмосфера, включват следното:

въглероден диоксид;
водна пара;
метан;
озон;
фреони;
други газове (хидрофлуоровъглеводороди, перфлуоровъглероди, серен хексафлуорид и много други. Има около 30 вида такива газове, които също участват в образуването на парниковия ефект).

Всички парникови газове се класифицират в два вида според формата на тяхното образуване:

природни газове;
Антропогенни вещества.

Първият тип говори сам за себе си. Образуването на такива газове възниква в резултат на естествени процеси, които се случват на земята. Те включват например водна пара, когато водата от реки и резервоари се изпарява под въздействието на слънчева светлина. Тъй като тези процеси са естествени, е невъзможно да се повлияе на протичането им. Освен това те не причиняват видима вреда на екологията на Земята.

Антропогенните вещества, за разлика от природните газове, се произвеждат по време на човешката дейност. В този случай емисиите на парникови газове причиняват непоправими щети на атмосферата и в резултат на това на екологията на планетата. Тъй като образуването на антропогенни вещества е следствие от човешката дейност, в този случай обемът на емисиите на парникови газове може да се контролира чрез предприемане на определени мерки, насочени към подобряване на екологията на Земята.

Струва си да се отбележи, че има огромен брой източници на образуване на вредни парникови газове. Въпреки това, според експерти, които контролират емисиите им, най-голямо количество антропогенни вещества се отделят в атмосферата в резултат на преработката и потреблението на изкопаеми горива. Тази категория представлява около 82-88% от образуването на всички парникови газове. Преработката на гориво се извършва в много предприятия, за чийто производствен цикъл е необходимо да се нагрява някакъв вид суровина. Тази категория включва и превозни средства, задвижвани от двигатели с вътрешно горене, които отделят изгорели газове в атмосферата.

Второто място по количеството образуване на вредни газове, изпускани в атмосферата, принадлежи на процесите на изгаряне на биомаса, която се образува в резултат на обезлесяването, особено тропическите. Факт е, че този процес е неразривно свързан с образуването на въглероден диоксид в големи количества. В резултат на тези дейности атмосферата се насища с парникови газове с 10-12%.

Останалите няколко процента антропогенни вещества се образуват в резултат на дейността на промишлени предприятия, участващи в производството на метал, цимент, полимери и други материали. Такива индустрии представляват около 2% от всички други замърсявания.

По този начин човешката еволюция води до значително влошаване на екологията на планетата и значителна вреда за околната среда. В момента се появяват все повече законодателство и технологии, насочени към опазване на околната среда и намаляване на емисиите на парникови газове. Така през 1997 г. Япония прие Протокола от Киото, който задължава всички подписали страни да стабилизират или намалят емисиите на парникови газове. Разпоредбите на протокола са валидни до 2020 г. В съответствие с този документ всички страни от ЕС трябва да намалят количеството парникови газове, изхвърляни в атмосферата с най-малко 8%, САЩ със 7%, Япония с 6%, Русия и Украйна - да стабилизират промишленото производство и да предотвратят увеличаването им. Намаляването на емисиите на парникови газове значително ще подобри екологичната ситуация на планетата и ще предотврати преждевременното глобално затопляне.

Така че има определени мерки, чието прилагане ще позволи това да стане. Тези мерки са предписани и в Протокола от Киото. Те включват:

Подобряване на промишлените предприятия, както и повишаване на тяхната ефективност. Тази точка е основната по пътя към борбата с нарастването на емисиите на парникови газове.
Озеленяване на планетата. Страните, подписали документа, се задължават да увеличат обема на горското стопанство на територията си, както и да стимулират залесяването;
Стимулиране на всякакви изследвания в областта на възобновяемите енергийни източници и технологиите за абсорбция на въглероден диоксид;
Осигуряване на ползи и облекчения за индустриалните данъкоплатци, които активно преминават към екологични технологии, както и стимулиране на залесяването и прилагането на други мерки, насочени към подобряване на екологичната ситуация на планетата;
Ограничаване на емисиите на изгорели газове от превозни средства, което се състои в стимулиране на производството на електрически превозни средства, както и преход към по-екологично гориво.

В допълнение, допълнителни мерки за намаляване на емисиите на парникови газове в атмосферата и подобряване на екологичната ситуация са:

Премахване на неефективното използване на електроенергия;
Повишаване ефективността на природните ресурси;
Своевременно предотвратяване на горски пожари;
Въвеждане на използването на възобновяеми или невъглеродни енергийни източници;
Намаляване на нерационалното използване на водните ресурси;

Парниковият газ е смес от няколко прозрачни атмосферни газове, които практически не пропускат топлинното излъчване на Земята. Увеличаването на тяхната концентрация води до глобални и необратими промени в климата. Има няколко вида основни парникови газове. Концентрацията в атмосферата на всеки от тях влияе на топлинния ефект по свой начин.

Основни видове

Има няколко типа газообразни вещества, които са сред най-значимите парникови газове:

водна пара;
въглероден диоксид;
азотен оксид;
метан;
фреони;
PFCs (перфлуоровъглероди);
HFCs (хидрофлуорвъглеводороди);
SF6 (серен хексафлуорид).

Идентифицирани са около 30 водещи до парников ефект. Веществата влияят върху топлинните процеси на Земята в зависимост от количеството и силата на въздействие върху една молекула. Въз основа на естеството на тяхното възникване в атмосферата парниковите газове се разделят на естествени и антропогенни.

водна пара

Често срещан парников газ е количеството му в земната атмосфера, надвишаващо концентрацията на въглероден диоксид. Водната пара има естествен произход: външните фактори не са в състояние да повлияят на нейното увеличаване в околната среда. Температурата на световните океани и въздуха регулира броя на молекулите на изпарението на водата.

Важна характеристика на свойствата на водната пара е нейната положителна обратна връзка с въглеродния диоксид. Установено е, че парниковият ефект, причинен от емисиите, е приблизително удвоен поради ефектите на молекулите на изпаряване на водата.

По този начин водната пара като парников газ е мощен катализатор за антропогенно затопляне на климата. Влиянието му върху парниковите процеси трябва да се разглежда само във връзка със свойствата на положителна връзка с въглеродния диоксид. Самата водна пара не води до такива глобални промени.

Въглероден двуокис

Той заема водещо място сред парниковите газове с антропогенен произход. Установено е, че около 65% от глобалното затопляне е свързано с повишени емисии на въглероден диоксид в атмосферата на Земята. Основният фактор за увеличаване на концентрацията на газ е, разбира се, човешката производствена и техническа дейност.

Изгарянето на гориво е на първо място (86% от общите емисии на въглероден диоксид) сред източниците на въглероден диоксид, отделян в атмосферата. Други причини включват изгаряне на биологична маса - главно гори - и промишлени емисии.

Парниковият газ въглероден диоксид е най-ефективният двигател на глобалното затопляне. След като влезе в атмосферата, въглеродният диоксид изминава дълъг път през всички нейни слоеве. Времето, необходимо за отстраняване на 65% от въглеродния диоксид от въздушната обвивка, се нарича ефективен период на престой. Парниковите газове в атмосферата под формата на въглероден диоксид остават в продължение на 50-200 години. Именно дълготрайното присъствие на въглероден диоксид в околната среда играе важна роля в процесите на парниковия ефект.

Метан

Той навлиза в атмосферата по естествен и антропогенен път. Въпреки факта, че концентрацията му е много по-ниска от тази на въглеродния диоксид, метанът действа като по-значим парников газ. Смята се, че 1 молекула метан има 25 пъти по-силен парников ефект от молекула въглероден диоксид.

В момента атмосферата съдържа около 20% метан (от 100% парникови газове). Метанът навлиза във въздуха изкуствено поради промишлени емисии. Естественият механизъм на образуване на газ се счита за прекомерно гниене на органични вещества и прекомерно изгаряне на горска биомаса.

Азотен оксид (I)

Азотният оксид се счита за третият най-важен парников газ. Това е вещество, което има отрицателен ефект върху озоновия слой. Установено е, че около 6% от парниковия ефект се дължи на едновалентен азотен оксид. Съединението е 250 пъти по-силно от въглеродния диоксид.

Диазотният моноксид се среща естествено в земната атмосфера. Той има положителна връзка с озоновия слой: колкото по-висока е концентрацията на оксида, толкова по-висока е степента на разрушаване. От една страна, намаляването на озона намалява парниковия ефект. В същото време радиоактивното излъчване е много по-опасно за планетата. Ролята на озона за глобалното затопляне се изучава и експертите са разделени по този въпрос.

PFC и HFC

Въглеводородите с частично заместване на флуора в структурата на молекулата са парникови газове от антропогенен произход. Общото въздействие на подобни вещества върху глобалното затопляне е около 6%.

PFC се отделят в атмосферата от производството на алуминий, електрическо оборудване и различни разтворители. HFC са съединения, в които водородът е частично заменен с халогени. Те се използват в производството и в аерозоли за заместване на вещества, които разрушават озоновия слой. Те имат висок потенциал за глобално затопляне, но са по-безопасни за земната атмосфера.

Серен хексафлуорид

Използва се като изолиращ агент в електроенергетиката. Съединението има тенденция да се задържа дълго време в слоевете на атмосферата, което причинява дългосрочно и широко поглъщане на инфрачервени лъчи. Дори малко количество ще окаже значително влияние върху климата в бъдеще.

Парников ефект

Процесът може да се наблюдава не само на Земята, но и на съседната Венера. В момента атмосферата му се състои изцяло от въглероден диоксид, което е довело до повишаване на температурите на повърхността до 475 градуса. Експертите са убедени, че океаните са помогнали на Земята да избегне същата съдба: чрез частично абсорбиране на въглероден диоксид те помагат за отстраняването му от околния въздух.

Емисиите на парникови газове в атмосферата блокират топлинните лъчи, което води до повишаване на температурата на Земята. Глобалното затопляне е изпълнено със сериозни последици под формата на увеличаване на площта на Световния океан, увеличаване на природните бедствия и валежите. Съществуването на видове в крайбрежните зони и островите става застрашено.

През 1997 г. ООН приема Протокола от Киото, който е създаден с цел да контролира количеството емисии на територията на всяка държава. Еколозите са уверени, че вече няма да е възможно напълно да се реши проблемът с глобалното затопляне, но остава възможно значително смекчаване на протичащите процеси.

Методи за ограничаване

Емисиите на парникови газове могат да бъдат намалени чрез спазване на няколко правила:

премахване на неефективното използване на електроенергия;
повишаване на ефективността на природните ресурси;
увеличаване на броя на горите, предотвратяване на горски пожари своевременно;
използване на екологични технологии в производството;
въвеждане на използването на възобновяеми или невъглеродни енергийни източници.

Емисиите на парникови газове в Русия се дължат на интензивното производство на електроенергия, минното дело и индустриалното развитие.

Основната задача на науката е изобретяването и прилагането на екологично чисти горива, разработването на нов подход към преработката на отпадъчни материали. Постепенната реформа на производствените стандарти, строгият контрол на техническата сфера и внимателното отношение на всеки към околната среда могат значително да намалят Глобалното затопляне вече не може да бъде избегнато, но процесът все още е контролируем.

Парникови газове

Парниковите газове са газове, за които се смята, че причиняват глобалния парников ефект.

Основните парникови газове, по реда на тяхното изчислено въздействие върху термичния баланс на Земята, са водни пари, въглероден диоксид, метан, озон, халокарбони и азотен оксид.

водна пара

Водната пара е основният естествен парников газ, отговорен за повече от 60% от ефекта. Прякото антропогенно въздействие върху този източник е незначително. В същото време повишаването на температурата на Земята, причинено от други фактори, увеличава изпарението и общата концентрация на водни пари в атмосферата при почти постоянна относителна влажност, което от своя страна увеличава парниковия ефект. По този начин се получава известна положителна обратна връзка.

Метан

Гигантско изригване на метан, натрупан под морското дъно преди 55 милиона години, затопли Земята със 7 градуса по Целзий.

Същото може да се случи и сега - това предположение беше потвърдено от изследователи от НАСА. Използвайки компютърни симулации на древни климати, те се опитаха да разберат по-добре ролята на метана в изменението на климата. Понастоящем повечето изследвания върху парниковия ефект се фокусират върху ролята на въглеродния диоксид в този ефект, въпреки че потенциалът на метана да задържа топлина в атмосферата надвишава способността на въглеродния диоксид 20 пъти.

Разнообразие от домакински уреди, захранвани с газ, допринасят за увеличаването на съдържанието на метан в атмосферата.

През последните 200 години метанът в атмосферата се е увеличил повече от два пъти поради разлагането на органична материя в блатата и влажните низини, както и течове от изкуствени обекти като газопроводи, въглищни мини, повишено напояване и отделяне на газове от добитък. Но има и друг източник на метан - разлагащата се органична материя в океанските утайки, запазена замръзнала под морското дъно.

Обикновено ниските температури и високото налягане поддържат метана под океана в стабилно състояние, но това не винаги е било така. По време на периоди на глобално затопляне, като късния палеоценски термален максимум, настъпил преди 55 милиона години и продължил 100 хиляди години, движението на литосферните плочи, особено в Индийския субконтинент, доведе до спад на налягането върху морското дъно и може причиняват голямо отделяне на метан. Тъй като атмосферата и океанът започнаха да се затоплят, емисиите на метан можеха да се увеличат. Някои учени смятат, че сегашното глобално затопляне може да доведе до развитие на събитията по същия сценарий - ако океанът се затопли значително.

Когато метанът навлезе в атмосферата, той реагира с молекулите на кислорода и водорода, за да създаде въглероден диоксид и водни пари, всеки от които може да предизвика парниковия ефект. Според предишни прогнози целият отделен метан ще се превърне във въглероден диоксид и вода след около 10 години. Ако това е вярно, тогава увеличаването на концентрациите на въглероден диоксид ще бъде основната причина за затоплянето на планетата. Опитите да се потвърди разсъждението с препратки към миналото обаче бяха неуспешни - не бяха открити следи от увеличаване на концентрацията на въглероден диоксид преди 55 милиона години.

Моделите, използвани в новото изследване, показват, че когато нивото на метан в атмосферата рязко се повиши, съдържанието на кислород и водород, реагиращи с метан в нея, намалява (докато реакцията спре), а останалият метан остава във въздуха в продължение на стотици години, превръщайки се в причина за глобалното затопляне. И тези стотици години са достатъчни, за да затоплят атмосферата, да разтопят ледовете в океаните и да променят цялата климатична система.

Основните антропогенни източници на метан са храносмилателната ферментация в добитъка, отглеждането на ориз и изгарянето на биомаса (включително обезлесяването). Последните проучвания показват, че през първото хилядолетие след новата ера е настъпило бързо нарастване на концентрациите на метан в атмосферата (вероятно в резултат на разширяването на земеделското и животновъдното производство и изгарянето на горите). Между 1000 и 1700 г. концентрациите на метан са намалели с 40%, но са започнали да се покачват отново през последните векове (вероятно в резултат на разширяването на обработваемата земя и пасищата и изгарянето на горите, използването на дърва за отопление, увеличения брой добитък , канализация и отглеждане на ориз). Известен принос за доставката на метан идва от течове по време на разработването на находища на въглища и природен газ, както и от емисиите на метан като част от биогаза, генериран в депата за отпадъци

Въглероден двуокис

Източници на въглероден диоксид в земната атмосфера са вулканичните емисии, жизнената дейност на организмите и човешката дейност. Антропогенните източници включват изгаряне на изкопаеми горива, изгаряне на биомаса (включително обезлесяване) и някои промишлени процеси (например производство на цимент). Основните консуматори на въглероден диоксид са растенията. Обикновено биоценозата абсорбира приблизително същото количество въглероден диоксид, което произвежда (включително чрез разпадане на биомаса).

Влиянието на въглеродния диоксид върху интензивността на парниковия ефект.

Все още трябва да се научи много за въглеродния цикъл и ролята на световните океани като огромен резервоар на въглероден диоксид. Както бе споменато по-горе, всяка година човечеството добавя 7 милиарда тона въглерод под формата на CO 2 към съществуващите 750 милиарда тона. Но само около половината от нашите емисии – 3 милиарда тона – остават във въздуха. Това може да се обясни с факта, че по-голямата част от CO 2 се използва от сухоземни и морски растения, заровен в морски седименти, абсорбиран от морска вода или по друг начин. От тази голяма част от CO 2 (около 4 милиарда тона), океанът абсорбира около два милиарда тона атмосферен въглероден диоксид всяка година.

Всичко това увеличава броя на въпросите без отговор: Как точно морската вода взаимодейства с атмосферния въздух, абсорбирайки CO 2? Колко повече въглерод могат да абсорбират моретата и какво ниво на глобално затопляне може да повлияе на капацитета им? Какъв е капацитетът на океаните да абсорбират и съхраняват топлината, уловена от изменението на климата?

Ролята на облаците и суспендираните частици във въздушните течения, наречени аерозоли, не е лесно да се вземе предвид при изграждането на климатичен модел. Облаците засенчват земната повърхност, което води до охлаждане, но в зависимост от тяхната височина, плътност и други условия, те могат също да уловят топлината, отразена от земната повърхност, увеличавайки интензивността на парниковия ефект. Интересно е и действието на аерозолите. Някои от тях променят водните пари, като ги кондензират в малки капчици, които образуват облаци. Тези облаци са много плътни и закриват земната повърхност със седмици. Тоест блокират слънчевата светлина, докато паднат с валежи.

Комбинираният ефект може да бъде огромен: изригването през 1991 г. на планината Пинатуба във Филипините изпусна колосален обем сулфати в стратосферата, причинявайки световен спад на температурата, който продължи две години.

По този начин нашето собствено замърсяване, главно причинено от изгарянето на съдържащи сяра въглища и масла, може временно да компенсира ефектите от глобалното затопляне. Експерти изчисляват, че аерозолите са намалили количеството затопляне с 20% през 20-ти век. Като цяло температурите се покачват от 40-те години на миналия век, но падат след 1970 г. Аерозолният ефект може да помогне да се обясни аномалното охлаждане в средата на миналия век.

През 2006 г. емисиите на въглероден диоксид в атмосферата възлизат на 24 милиарда тона. Много активна група изследователи се противопоставят на идеята, че човешката дейност е една от причините за глобалното затопляне. Според нея основното са естествените процеси на изменение на климата и повишената слънчева активност. Но според Клаус Хаселман, ръководител на Германския климатологичен център в Хамбург, само 5% могат да се обяснят с естествени причини, а останалите 95% са причинени от човека фактори, причинени от човешка дейност.

Някои учени също не свързват увеличаването на CO 2 с повишаването на температурата. Скептиците казват, че ако повишаването на температурите трябва да се дължи на нарастващите емисии на CO 2 , тогава температурите трябва да са се повишили по време на следвоенния икономически бум, когато изкопаемите горива са били изгаряни в огромни количества. Въпреки това, Джери Малман, директор на лабораторията за геофизична динамика на флуидите, изчисли, че увеличеното използване на въглища и масла бързо повишава съдържанието на сяра в атмосферата, причинявайки охлаждане. След 1970 г. топлинният ефект от дългите жизнени цикли на CO 2 и метана потисна бързо разлагащите се аерозоли, което доведе до повишаване на температурите. Така можем да заключим, че влиянието на въглеродния диоксид върху интензивността на парниковия ефект е огромно и неоспоримо.

Засилващият се парников ефект обаче може да не е катастрофален. Наистина, високите температури може да са добре дошли там, където са доста редки. От 1900 г. най-голямото затопляне се наблюдава от 40 до 70 0 северна ширина, включително Русия, Европа и северната част на Съединените щати, където промишлените емисии на парникови газове започнаха най-рано. По-голямата част от затоплянето се случва през нощта, главно поради увеличената облачност, която улавя изходящата топлина. В резултат сезонът на сеитба беше удължен с една седмица.

Освен това парниковият ефект може да е добра новина за някои фермери. Високите концентрации на CO 2 могат да имат положителен ефект върху растенията, тъй като растенията използват въглероден диоксид по време на фотосинтеза, превръщайки го в жива тъкан. Следователно повече растения означават по-голямо усвояване на CO 2 от атмосферата, което забавя глобалното затопляне.

Това явление е изследвано от американски специалисти. Те решават да създадат модел на света с двойно повече CO2 във въздуха. За да направят това, те използваха четиринадесетгодишна борова гора в Северна Калифорния. Газът е изпомпван през тръби, монтирани сред дърветата. Фотосинтезата се увеличава с 50-60%. Но ефектът скоро стана обратен. Задушаващите се дървета не можеха да се справят с такива количества въглероден диоксид. Предимството в процеса на фотосинтеза беше загубено. Това е още един пример как човешката манипулация води до неочаквани резултати.

Но тези малки положителни страни на парниковия ефект не могат да се сравняват с отрицателните. Вземете например експеримента с борова гора, където обемът на CO 2 е удвоен и до края на този век се предвижда концентрацията на CO 2 да се учетвори. Човек може да си представи колко катастрофални могат да бъдат последствията за растенията. И това от своя страна ще увеличи обема на CO 2, тъй като колкото по-малко растения, толкова по-голяма е концентрацията на CO 2.

Последици от парниковия ефект

парников ефект газове климат

С повишаването на температурите ще се увеличи изпарението на водата от океаните, езерата, реките и т.н. Тъй като по-топлият въздух може да задържа повече водна пара, това създава мощен ефект на обратна връзка: колкото по-топъл става, толкова по-високо е съдържанието на водна пара във въздуха, което от своя страна увеличава парниковия ефект.

Човешката дейност има малък ефект върху количеството водни пари в атмосферата. Но отделяме други парникови газове, което прави парниковия ефект все по-интензивен. Учените смятат, че увеличаването на емисиите на CO 2, най-вече от изгарянето на изкопаеми горива, обяснява поне около 60% от затоплянето на Земята от 1850 г. насам. Концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата се увеличава с около 0,3% годишно и сега е с около 30% по-висока, отколкото преди индустриалната революция. Ако изразим това в абсолютни стойности, тогава всяка година човечеството добавя приблизително 7 милиарда тона. Въпреки факта, че това е малка част по отношение на общото количество въглероден диоксид в атмосферата - 750 милиарда тона, и още по-малко в сравнение с количеството CO 2 , съдържащо се в Световния океан - приблизително 35 трилиона тона, тя остава много значително. Причина: природните процеси са в равновесие, такъв обем CO 2 влиза в атмосферата, който се отстранява оттам. А човешката дейност само добавя CO2.