Одним з основних парникових газів вважають діоксид вуглецю – вуглекислий газ (С02). Його роль донедавна надто підкреслювалася, на його частку відносили до половини загального внеску парниковий ефект. Однак зараз дійшли думки, що ця оцінка була завищеною.
Інструментально доведено, що останні десятиліття щорічне накопичення С0 2 в атмосфері становить 0,4%. З початку XX ст. рівень С02 в атмосфері збільшився на 31%. Ця величина суттєва, щоб підвищити температуру. За найоптимістичнішим сценарієм, температура підвищиться в найближче століття на 1,5-2°С, а найпесимістичнішому - майже на 6°С.
Щороку в атмосферу з антропогенних джерел надходить 6 млрд т діоксиду вуглецю, з них 3 млрд т поглинаються рослинністю в процесах фотосинтезу, 3 млрд т, що залишилися, накопичуються. Загальна сума накопичень з вини людини за минулі 100 років становила близько 170 млрд т. Наведені дані слід розглядати в порівнянні зі 190 млрд т вуглекислого газу, які щорічно надходять в атмосферу внаслідок природних процесів. За оцінками низки російських учених, внесок антропогенної діяльності у глобальне потепління становить лише 10-15%, а інше посідає частку глобальних природних циклів. Тому зусилля людства по дорозі зниження викиду парникових газів навряд чи зможуть помітно уповільнити прийдешнє потепління.
Зростання концентрації С02 не означає загибель для біосфери. Мільйони років тому, у кам'яновугільний період, концентрація С0 2 була в 10 разів вищою, ніж зараз. У той час рослинність буйно розвивалася, дерева досягали великих розмірів. Для людської популяції умови були несприятливими. Граничний верхній рівень вмісту С02 в атмосфері для людини не встановлений.
Існують різні гіпотези про причини накопичення С02 в атмосфері. Згідно з першою, найбільш поширеною точкою зору, вуглекислий газ накопичується в атмосфері як продукт спалювання органічного палива. Друга гіпотеза основною причиною зростання вмісту С02 вважає порушення функцій мікробних співтовариств у ґрунтах Сибіру та частини Північної Америки. Незалежно від вибору гіпотези накопичення діоксиду вуглецю відбувається в масштабах, що все збільшуються.
Великий вплив на клімат мають такі парникові гази, як метан, оксиди азоту і водяна пара.
До останнього часу недооцінювалася роль метану(СН 4). Він бере активну участь у парниковому ефекті. Крім того, піднімаючись на висоту 15-20 км, метан під дією сонячних променів розкладається на водень та вуглець, який, з'єднуючись із киснем, утворює діоксид вуглецю. Це ще більше посилює парниковий ефект.
У природі СН 4 утворюється в болотах при гнитті органіки, його називають болотним газом. Метан також виникає у великих мангрових заростях у тропічних областях. Зростання концентрації СН 4 відбувається у світі за рахунок руйнування біоти. Крім того, він надходить в атмосферу з тектонічних розломів на суші та на дні океану.
Антропогенні викиди метану пов'язані з розвідкою та видобутком корисних копалин, зі згорянням мінерального палива в теплових електростанціях та органічного палива у двигунах внутрішнього згоряння транспортних засобів, його виділенням на тваринницьких фермах. Використання азотних добрив, вирощування рису, звалища побутових відходів, витоку та неповне згоряння природного газу також ведуть до зростання викидів метану та оксидів азоту, які є потужними парниковими газами. Зміст СН 4 в атмосфері, за інструментальними даними, зростає на 1% на рік. За минулі 100 років зростання склало 145%.
Оксиди азотунакопичуються в атмосфері протягом року не більше 0,2%, а загальне накопичення у період інтенсивного промислового розвитку становило близько 15%. Збільшення вмісту оксидів азоту обумовлюється сільськогосподарською діяльністю та масовим знищенням лісів.
Швидке потепління клімату на Землі призводить до прискорення кругообігу води в природі, посилення випаровування з водних поверхонь, що сприяє накопиченню водяної парив атмосфері та активізації дії парникового ефекту. На думку вчених, близько 60% парникового ефекту викликають пари води. Чим більше в тропосфері, тим більше парниковий ефект, які концентрація своєю чергою залежить від приземних температур і площі водної поверхні.
Радянський кліматолог і метеоролог Михайло Іванович Будико ще в 1962 році перший опублікував міркування про те, що спалювання людством величезної кількості різноманітних палив, що особливо зросло в другій половині XX століття, неминуче призведе до того, що вміст вуглекислого газу в атмосфері збільшуватиметься. А він, як відомо, затримує віддачу з поверхні Землі до космосу сонячного та глибинного тепла, що призводить до ефекту, який ми спостерігаємо у засклених парниках. Внаслідок такого парникового ефекту середня температура приземного шару атмосфери має поступово підвищуватись. Висновки М. І. Будика зацікавили американських метеорологів. Вони перевірили його розрахунки, самі провели численні спостереження і до кінця шістдесятих років прийшли до твердого переконання, що парниковий ефект в атмосфері Землі існує і наростає.
Основними парниковими газами, як їх оцінюваного на тепловий баланс Землі, є водяна пара, вуглекислий газ, метан і озон, оксид азоту.
Мал. 3. Структура викидів країнами парникових газів
Водяна пара - найважливіший природний парниковий газ, вносить значний внесок у парниковий ефект із сильним позитивним зворотним зв'язком. Збільшення температури повітря викликає збільшення вмісту вологи атмосфери при зразковому збереженні відносної вологості, що викликає посилення парникового ефекту і тим самим сприяє подальшому підвищенню температури повітря. Вплив водяної пари також може проявлятися через збільшення хмарності та зміну кількості опадів. Господарська діяльність людини робить внесок в емісію водяної пари, що становить менше 1%.
Діоксид вуглецю (CO2) . Найважливішу роль творенні парникового ефекту грає, крім водяної пари, вуглекислий газ. Планетарний вуглецевий цикл є складною системою, його функціонування на різних характерних часах визначається різними процесами, якими відповідають різні швидкості кругообігу CO2. Вуглекислий газ, як і азот, і водяна пара, надходили та надходять в атмосферу з глибоких шарів планети в ході дегазації верхньої мантії та земної кори. Ці складові атмосферного повітря входять до числа газів, що викидаються в атмосферу при виверженні вулканів, виділяються з глибоких тріщин у земній корі та гарячих джерел.
Мал. 4. Структура викидів вуглекислого газу по регіонах планети у 1990-ті
Метан (CH4). Метан є парниковим газом. Якщо рівень впливу вуглекислого газу на клімат умовно прийняти за одиницю, то парникова активність метану складе 23 одиниці. Зміст метано в атмосфері зростав дуже швидко протягом останніх двох століть. Зараз середній вміст метану CH 4 у сучасній атмосфері оцінюється як 1,8 ppm ( parts per million, Частини на мільйон). Його внесок у розсіювання та утримання тепла, випромінюваного нагрітою сонцем Землею - значно вищий, ніж від СО 2 . Крім того, метан поглинає випромінювання Землі у тих «віконцях» спектру, які виявляються прозорими для інших парникових газів. Без парникових газів - С 2 , пари води, метану та деяких інших домішок середня температура на поверхні Землі була б всього -23 ° C, а зараз вона близько +15 ° C. Метан височується на дні океану через тріщини земної кори, виділяється у великій кількості при гірських розробках та при спалюванні лісів. Нещодавно виявлено нове, зовсім несподіване джерело метану - вищі рослини, але механізми утворення та значення даного процесу для самих рослин поки що не з'ясовані.
Оксид азоту (N2O) - третій за значимістю парниковий газ Кіотського протоколу. Виділяється при виробництві та застосуванні мінеральних добрив, у хімічній промисловості, у сільському господарстві тощо. На нього припадає близько 6% глобального потепління.
Тропосферний озон, являючись парниковим газом, тропосферний озон (троп. 3) надає як прямий вплив на клімат через поглинання довгохвильової радіації Землі та короткохвильової радіації Сонця, так і через хімічні реакції, які змінюють концентрації інших парникових газів, наприклад, метану (троп. 3 необхідний для утворення важливого окислювача парникових газів – радикала – ВІН). Збільшення концентрації стежок. Про 3 з середини XVIII століття є третьою за величиною позитивною радіаційною дією на атмосферу Землі після СО 2 і СН 4 . Загалом зміст стежок. Про 3 у тропосфері визначається процесами його утворення та руйнування в ході хімічних реакцій за участю попередників озону, що мають як природне, так і антропогенне походження, а також процесами перенесення озону зі стратосфери (де його вміст значно більший) та поглинанням озону поверхнею землі. Час життя стежок. Про 3 - до кількох місяців, що значно менше, ніж у інших парникових газів (СО2, СН4, N2O). Концентрація стежок. Про 3 значно змінюється у часі, простором і висотою, і її моніторинг є значно складнішим завданням, ніж моніторинг добре перемішаних в атмосфері парникових газів.
Вченими було зроблено однозначний висновок у тому, що викиди у повітря, викликані людської діяльністю, призводять до істотного збільшення концентрації парникових газів у атмосфері. На основі розрахунків з використанням комп'ютерних моделей було показано, що якщо збережеться нинішня швидкість надходження парникових газів в атмосферу, то за 30 років температура в середньому по Земній кулі підвищиться приблизно на 1°. Це надзвичайно велике підвищення температури, якщо судити з палеокліматичних даних. Слід зазначити, що оцінки експертів, мабуть, дещо занижені. Потепління, швидше за все, посилюватиметься внаслідок низки природних процесів. Причиною більшого, ніж прогнозоване, потепління може бути нездатність океану, що нагрівається, поглинати з атмосфери розрахункову кількість діоксиду вуглецю.
З результатів чисельного моделювання також випливає, що середня глобальна температура в наступному столітті підвищуватиметься зі швидкістю 0,3 ° С за 10 років. У результаті до 2050 року вона може зрости (порівняно з доіндустріальним часом) на 2°С, а до 2100 року - на 4°С. Глобальне потепління має супроводжуватися посиленням опадів (до 2030 р. на кілька відсотків), а також підвищенням рівня Світового океану (до 2030 р. – на 20 см, а до кінця століття – на 65 см).
Парниковими газами називаються гази, що мають високу прозорість у видимому діапазоні та високе поглинання у далекому інфрачервоному діапазоні. Наявність парникових газів в атмосфері є основною причиною утворення парникового ефекту, що, своєю чергою, призводить до суттєвої зміни клімату на планеті. Останнім часом, на нашій планеті, парниковий ефект відчувається досить гостро, тому що з кожним роком клімат змінюється у бік потепління. Явище парникового ефекту на планеті подібне до принципу звичайної садової теплиці, в якій промені сонця проходять крізь прозору стінку і дах, тим самим нагріваючи ґрунт і збільшуючи температуру повітря в теплиці. Завдяки конструкції теплиці висока температура повітря в ній зберігається. Те саме відбувається і на Землі. Викиди парникових газів в атмосферу призводять до того, що над планетою утворюється певна оболонка, що складається з речовин, здатних пропускати сонячні промені. Таким чином, ця оболонка здатна утримувати тепло на планеті, як у парнику.
Для вирощування рослин ефект збереження тепла є сприятливими умовами, а ось планеті він може завдати непоправної шкоди.
До парникових газів, що викидаються в земну атмосферу, належать такі:
- вуглекислий газ;
- водяна пара;
- метан;
- озон;
- фреони;
- інші гази (гідрофторвуглеці, перфторвуглеці, гексафторид сірки та багато інших. Таких газів, які також беруть участь в утворенні парникового ефекту, налічується близько 30 видів).
Усі парникові гази класифікуються на два типи відповідно до форми їх утворення:
- Природні гази;
- Антропогенні речовини.
Перший тип каже сам за себе. Утворення таких газів відбувається в результаті природних процесів, що протікають на землі. До них відносяться, наприклад, водяна пара, коли вода з річок та водойм випаровується під впливом сонячних променів. Оскільки ці процеси природні, вплинути на їх перебіг неможливо. Крім цього, вони не завдають видимої шкоди екології Землі.
Антропогенні речовини, на відміну природних газів, виробляються під час людської діяльності. В даному випадку викиди парникових газів завдають непоправної шкоди атмосфері і, як наслідок, екології на планеті. Оскільки освіта антропогенних речовин є наслідком діяльності людей, то, у разі, обсяг викидів парникових газів можна контролювати, проводячи певні заходи, створені задля поліпшення екології Землі.
Варто зазначити, що джерел утворення шкідливих парникових газів існує безліч. Однак, на думку фахівців, які займаються контролем їх викидів, найбільша кількість антропогенних речовин в атмосферу викидається внаслідок переробки та споживання викопного палива. На цю категорію припадає близько 82-88% утворення всіх парникових газів. Переробка палива здійснюється на багатьох підприємствах, для виробничого циклу яких необхідно проводити нагрівання будь-якого виду сировини. До цієї категорії також належать і транспортні засоби, що працюють на двигунах внутрішнього згоряння, що викидають в атмосферу вихлопні гази.
Друге місце за кількістю утворення шкідливих газів, що викидаються в атмосферу, належить процесам спалювання біомаси, що утворюється в результаті вирубування лісів, особливо тропічних. Справа в тому, що цей процес нерозривно пов'язаний з утворенням вуглекислого газу у великих кількостях. Внаслідок цієї діяльності атмосфера на 10-12% поповнюється парниковими газами.
Інші кілька відсотків антропогенних речовин утворюються внаслідок діяльності промислових підприємств, що займаються виробництвом металу цементу, полімерних та інших матеріалів. Перед таких виробництв припадає близько 2% від інших забруднень.
Таким чином, еволюція людини призводить до суттєвого погіршення екології на планеті та значної шкоди навколишньому середовищу. В даний час з'являється все більше законодавчих актів та технологій, спрямованих на збереження екології та зменшення викидів парникових газів. Так, у 1997 році в Японії було прийнято Кіотський протокол, який зобов'язує всі країни, що його підписали, стабілізувати або зменшити викиди парникових газів. Положення протоколу діють до 2020 року. Відповідно до цього документа всі країни ЄС мають знизити кількість парникових газів, що викидаються в атмосферу, мінімум на 8%, США на 7%, Японія на 6%, Росія та Україна - стабілізувати промислове виробництво і не допустити їх збільшення. Зменшення викидів парникових газів суттєво покращить екологічну ситуацію на планеті та не допустить передчасного глобального потепління.
Так, є певні заходи, виконання яких дозволить це зробити. Ці заходи також прописані в Кіотському протоколі. До них відносяться:
- Поліпшення промислових підприємств, і навіть підвищення ефективності. Цей пункт є основним на шляху боротьби зі зростанням парникових газів, що викидаються.
- Озеленення планети. Країни, які підписали документ, зобов'язані на своїй території збільшувати обсяги лісового господарства та стимулювати лісовідновлення;
- Стимуляція будь-яких досліджень в галузі відновлюваних енергетичних джерел та технологій поглинання вуглекислого газу;
- Надання пільг та послаблення промисловим платникам податків, які активно переходять на екологічно чисті технології, а також стимулюють лісовідновлення та здійснюють інші заходи, спрямовані на покращення екологічної ситуації на планеті;
- Обмеження викидів вихлопних транспортних газів, що полягає у стимулюванні виробництва електромобілів, а також перехід на екологічніше паливо.
Крім цього, додатковими заходами щодо зниження викидів парникових газів в атмосферу та покращення екологічної ситуації є:
- Виключення неефективного використання електроенергії;
- підвищення коефіцієнта корисної дії природних ресурсів;
- Своєчасне запобігання лісовим пожежам;
- Впровадження застосування відновлюваних або невуглецевих енергетичних джерел;
- Зниження нераціонального використання водних ресурсів;
Парниковий газ – це суміш кількох прозорих атмосферних газів, які практично не пропускають теплове випромінювання Землі. Зростання їхньої концентрації веде до глобальних та незворотних змін клімату. Розрізняють кілька видів основних парникових газів. Концентрація в атмосфері кожного з них впливає на тепловий ефект.
Основні види
Розрізняють кілька типів газоподібних речовин, що відносяться до найбільш значних парникових газів:
- водяні пари;
- вуглекислий газ;
- оксид азоту;
- метан;
- фреони;
- ПФУ (перфторвуглеці);
- ДФУ (гідрофторвуглеці);
- SF6 (гексафторид сірки).
Виявлено близько 30, що призводять до парникового ефекту. Вплив на теплові процеси Землі речовини в залежності від кількості та сили впливу на одну молекулу. За характером виникнення в атмосфері парникові гази ділять на природні та антропогенні.
Водяна пара
Поширеним парниковим газом є його кількість у атмосфері Землі перевищує концентрацію діоксиду вуглецю. Водяна пара має природне походження: зовнішні фактори не здатні впливати на її збільшення у навколишньому середовищі. Регулює кількість молекул водяного випаровування температура Світового океану та повітря.
Важлива характеристика властивостей водяної пари - зворотний позитивний зв'язок із вуглекислим газом. Встановлено, що парниковий ефект, спровокований викидом, збільшується приблизно вдвічі завдяки впливу молекул водяного випаровування.
Таким чином, водяна пара як парниковий газ – це потужний каталізатор антропогенного потепління клімату. Розглядати його вплив на парникові процеси варто лише в сукупності із властивостями позитивного зв'язку з вуглекислим газом. Сама по собі водяна пара не призводить до таких глобальних змін.
Вуглекислий газ
Займає чільне місце серед парникових газів антропогенного походження. Встановлено, що близько 65% глобального потепління пов'язане зі збільшеним викидом карбону діоксиду в атмосферу Землі. Основним чинником підвищення концентрації газу є, звичайно, виробничо-технічна діяльність людини.
Спалювання палива займає перше місце (86% із загального викиду вуглекислого газу) серед джерел виділення діоксиду вуглецю в атмосферу. До інших причин відносять спалювання біологічної маси - переважно лісових масивів - і виробничі викиди.
Вуглекислий парниковий газ - це найефективніша рушійна сила глобального потепління. Після потрапляння в атмосферу діоксид вуглецю робить великий шлях через усі її шари. Час, який потрібний для виведення 65% вуглекислого газу з повітряної оболонки, називають ефективним періодом перебування. Парникові гази в атмосфері як діоксиду вуглецю зберігаються протягом 50-200 років. Саме висока тривалість присутності вуглекислого газу у навколишньому середовищі відіграє значну роль у процесах парникового ефекту.
Метан
Попадає в атмосферу природним та антропогенним способом. Незважаючи на те, що його концентрація набагато нижча за кількість вуглекислого газу, діє метан як більш значущий парниковий газ. 1 молекула метану оцінюється у механізмі парникового ефекту в 25 разів сильніше, ніж молекула діоксиду вуглецю.
В даний час в атмосфері міститься близько 20% метану (зі 100% парникових газів). Штучним шляхом метан потрапляє у повітря внаслідок виробничих викидів. Природним механізмом утворення газу вважають зайвий розпад органічних речовин та надмірне горіння лісової біомаси.
Оксид азоту (I)
Закис азоту розглядають як третій за значимістю парниковий газ. Це речовина, що негативно впливає на озоновий шар. Встановлено, що близько 6% парникового ефекту посідає оксид азоту одновалентного. З'єднання діє у 250 разів сильніше, ніж вуглекислий газ.
Монооксид діазоту утворюється в атмосфері Землі природним способом. Він має позитивний зв'язок з озоновим шаром: чим більша концентрація оксиду, тим вищий ступінь руйнування. З одного боку, зменшення озону знижує процеси парникового ефекту. У той же час радіоактивне випромінювання набагато небезпечніше для планети. Роль озону в процесах глобального потепління вивчається, і думки фахівців щодо цього поділяються.
ПФУ та ДФУ
Вуглеводні з частковим заміщенням фтору у структурі молекули – це парникові гази антропогенного походження. Вплив таких речовин на процеси глобального потепління в сукупності становить близько 6%.
ПФУ потрапляють в атмосферу внаслідок виробництва алюмінію, електротехнічних приладів та розчинників різних речовин. ГФУ є сполуками, в яких водень частково заміщений галогенами. Використовуються на виробництві та в аерозолях з метою заміни речовин, що руйнують озоновий шар. Мають високий потенціал глобального потепління, але безпечніший для атмосфери Землі.
Гексафторид сірки
Використовується як ізоляційна речовина у електроенергетичній промисловості. Сполуці властиво тривалий час зберігатися в шарах атмосфери, що зумовлює тривале і широке поглинання інфрачервоних променів. Навіть невелика кількість значно вплине на стан клімату у майбутньому.
Парниковий ефект
Процес можна поспостерігати як на Землі, а й у сусідній Венері. Її атмосфера зараз складається повністю із вуглекислого газу, що призвело до підвищення температури на поверхні до 475 градусів. Фахівці впевнені, що уникнути тієї ж долі Землі допомогли океани: частково поглинаючи вуглекислий газ, вони сприяють виведенню з навколишнього повітряного середовища.
Викиди парникових газів в атмосферу закривають доступ для теплових променів, що призводить до підвищення температури Землі. Глобальне потепління загрожує серйозними наслідками у вигляді збільшення площі Світового океану, почастішання природних катаклізмів та опадів. Під загрозою стає існування видів у прибережних зонах та островах.
У 1997 році ООН ухвалила Кіотський протокол, створений для того, щоб контролювати кількість викидів на території кожної з держав. Екологи впевнені, що повністю вирішити проблему глобального потепління вже не вдасться, але значно пом'якшити процеси, що відбуваються, залишається можливим.
Методи обмеження
Викиди парникових газів можна знизити, дотримуючись кількох правил:
- виключити неефективне використання електроенергії;
- підвищити коефіцієнт корисної дії природних ресурсів;
- збільшити кількість лісів, вчасно запобігати лісовим пожежам;
- використовувати екологічно чисті технології у виробництві;
- впроваджувати застосування поновлюваних чи невуглецевих джерел енергії.
Парникові гази у Росії викидаються у зв'язку з великим виробництвом електроенергії, видобутком з корисними копалинами і розвиненою промисловістю.
Основним завданням науки стає винахід та впровадження екологічно чистого виду палива, освоєння нового підходу до переробки відхідних матеріалів. Поетапна реформа виробничих стандартів, жорсткий контроль технічної сфери та дбайливе ставлення кожного до навколишнього середовища можуть суттєво знизити Глобальне потепління не уникнути, але процес ще піддається контролю.
Парникові гази
Парникові гази - гази, які, ймовірно, викликають глобальний парниковий ефект.
Основними парниковими газами, в порядку їх оцінюваного впливу на тепловий баланс Землі, є водяна пара, вуглекислий газ, метан, озон, галовуглеці та оксид азоту.
Водяна пара
Водяна пара - основний природний парниковий газ, відповідальний більш ніж за 60% ефекту. Пряма антропогенна дія на це джерело незначна. У той же час, збільшення температури Землі, спричинене іншими факторами, збільшує випаровування та загальну концентрацію водяної пари в атмосфері за практично постійної відносної вологості, що, у свою чергу, підвищує парниковий ефект. Таким чином, виникає деякий позитивний зворотний зв'язок.
Метан
Гігантський викид метану, що скупчився під морським дном, 55 мільйонів років тому розігрів Землю на 7 градусів за Цельсієм.
Те саме може статися і зараз - це припущення підтвердили дослідники з HАСА. Використовуючи комп'ютерні симуляції стародавнього клімату, вони намагалися краще зрозуміти роль метану у зміні. Зараз більшість досліджень парникового ефекту фокусується на ролі вуглекислого газу в цьому ефекті, хоча потенціал метану з утримання тепла в атмосфері перевищує здатність вуглекислого газу в 20 разів.
Різноманітні побутові прилади, що працюють на газі, вносять свою частку у збільшення вмісту метану в атмосфері
За останні 200 років вміст метану в атмосфері збільшився більш ніж у 2 рази завдяки розкладанню органічних останків у болотах та сирих низинах, а також витоків із створених людиною об'єктів: газових трубопроводів, вугледобувних шахт, внаслідок збільшення іригації та виділення газів худобою. Але існує ще одне джерело метану - органічні залишки, що розкладаються в океанічних відкладах, що збереглися в замерзлому вигляді під морським дном.
Зазвичай низькі температури і високий тиск утримують метан під океаном у стабільному стані, однак так не завжди. У періоди глобального потепління, як, наприклад, термічний максимум пізнього палеоцену, що мав місце 55 мільйонів років тому і триває 100 тисяч років, рух літосферних плит, зокрема індійського субконтиненту, призвело до падіння тиску на морському дні і могло спричинити великий викид метану. Коли атмосфера та океан почали нагріватися, викиди метану могли збільшитися. Деякі вчені вважають, що нинішнє глобальне потепління може призвести до розвитку подій за цим сценарієм - якщо океан суттєво прогріється.
Коли метан потрапляє в атмосферу, він вступає в реакцію з молекулами кисню та водню, внаслідок чого виникають вуглекислий газ та водяна пара, кожен з яких здатний викликати парниковий ефект. За раніше зробленими прогнозами, весь викинутий метан перетвориться на вуглекислий газ і воду приблизно через 10 років. Якщо це так, збільшення концентрації вуглекислого газу стане основною причиною нагрівання планети. Однак спроби підтвердити міркування посиланнями на минуле не мали успіху - слідів збільшення концентрації вуглекислого газу 55 мільйонів років тому не виявлено.
Використані в новому дослідженні моделі показали, що при різкому зростанні рівня метану в атмосфері вміст в ній кисню і водню, що реагують з метаном, знижується (аж до припинення реакції), а решта метану зберігається в повітрі сотні років, сам по собі стаючи причиною глобального потепління. А цих сотень років цілком достатньо, щоб розігріти атмосферу, розтопити кригу в океанах та змінити всю кліматичну систему.
Основними антропогенними джерелами метану є травна ферментація у худоби, рисівництво, горіння біомаси (зокрема зведення лісів). Як показали недавні дослідження, швидке зростання концентрації метану в атмосфері відбувалося в першому тисячолітті нашої ери (імовірно в результаті розширення сільгоспвиробництва та скотарства та випалювання лісів). У період з 1000 по 1700 роки концентрація метану впала на 40%, але знову почала зростати в останні століття (імовірно в результаті збільшення орних земель і пасовищ та випалювання лісів, використання деревини для опалення, збільшення поголів'я худоби, кількості нечистот, вирощування рису) . Деякий внесок у надходження метану дають витоку при розробці родовищ кам'яного вугілля та природного газу, а також емісія метану у складі біогазу, що утворюється на полігонах поховання відходів.
Вуглекислий газ
Джерелами вуглекислого газу атмосфері Землі є вулканічні викиди, життєдіяльність організмів, діяльність людини. Антропогенними джерелами є спалювання викопного палива, спалювання біомаси (зокрема зведення лісів), деякі промислові процеси (наприклад виробництво цементу). Основними споживачами вуглекислого газу рослини. У нормі біоценоз поглинає приблизно стільки ж вуглекислого газу, скільки виробляє (в т. ч. за рахунок гниття біомаси).
Вплив діоксиду вуглецю на інтенсивність парникового ефекту.
Багато що ще має бути вивчене про кругообіг вуглецю та роль Світового океану як величезного сховища вуглекислого газу. Як було сказано вище, людство щороку додає 7 мільярдів тонн вуглецю у формі СО 2 до наявних 750 мільярдів тонн. Але лише близько половини наших викидів – 3 мільярди тонн – залишаються у повітрі. Це можна пояснити тим, більшість СО 2 використовується земними і морськими рослинами, ховається в морських осадових породах, поглинається морської водою чи інакше абсорбується. З цієї великої частини СО 2 (близько 4 мільярдів тонн) океаном поглинається близько двох мільярдів тонн атмосферного діоксиду вуглецю щороку.
Все це збільшує кількість невідповідних питань: Як саме морська вода взаємодіє з атмосферним повітрям, поглинаючи СО2? Скільки ще вуглецю можуть поглинути моря, і який рівень глобального потепління може вплинути на їхню ємність? Яка здатність океанів поглинати та зберігати тепло, затримане зміною клімату?
Роль хмар і суспензованих частинок повітряних потоках, званих аерозолями непросто врахувати при побудові кліматичної моделі. Хмари затіняють земну поверхню, приводячи до похолодання, але залежно від їхньої висоти, щільності та інших умов, вони можуть затримувати тепло, відбите від земної поверхні, підвищуючи інтенсивність парникового ефекту. Дія аерозолів також цікава. Деякі з них змінюють водяну пару, конденсуючи її в маленькі крапельки, що утворюють хмари. Ці хмари дуже щільні та затіняють поверхню Землі тижнями. Тобто вони блокують сонячне світло, доки не випадуть з опадами.
Комбінований ефект може бути величезний: виверження вулкана Пінатуба в 1991 році у Філіппінах викинуло в стратосферу колосальний обсяг сульфатів, що стало причиною всесвітнього зниження температури, яке тривало два роки.
Таким чином, наші власні забруднення, спричинені, головним чином, спалюванням сірковмісного вугілля та масел, можуть тимчасово згладити ефект глобального потепління. Фахівці оцінюють, що протягом ХХ століття аерозолі знизили обсяг потепління на 20%. Загалом температура піднімалася з 1940-х, але з 1970 року знизилася. Ефект аерозолів може допомогти пояснити аномальне похолодання у середині минулого століття.
2006 року викиди вуглекислого газу в атмосферу склали 24 мільярди тонн. Дуже активна група дослідників заперечує думку, що однією з причин глобального потепління є діяльність людини. На її думку, головне полягає в природних процесах зміни клімату та підвищення сонячної активності. Але, за словами Клауса Хассельмана, керівника Німецького кліматологічного центру в Гамбурзі, лише 5% можна пояснити природними причинами, а решта 95% – це техногенний фактор, спричинений діяльністю людини.
Деякі вчені також не пов'язують збільшення об'єму 2 з підвищенням температури. За словами скептиків, якщо звинувачувати у підвищенні температури збільшення викидів СО 2 , то температура мала піднятися протягом повоєнного економічного буму, коли викопне паливо спалювалося у величезних кількостях. Однак Джеррі Мелмен, директор Геофізичної лабораторії динаміки рідин, обчислив, що збільшення використання вугілля та олій швидко збільшило вміст сірки в атмосфері, викликаючи похолодання. Після 1970 року термічний ефект довгого життєвого циклу СО 2 і метану придушив аерозолі, що швидко розпадаються, викликаючи підвищення температури. Таким чином, можна зробити висновок, що вплив діоксиду вуглецю на інтенсивність парникового ефекту величезний і незаперечний.
Однак парниковий ефект, що збільшується, може не бути катастрофічним. Насправді, високі температури можуть вітатись там, де вони досить рідкісні. З 1900 найбільше потепління спостерігається від 40 до 70 0 північної широти, включаючи Росію, Європу, північну частину США, де перш за все починалися промислові викиди парникових газів. Більшість потепління належить до нічного часу, передусім, через збільшення хмарного покриву, який затримував вихідне тепло. Як наслідок, посівний сезон збільшився на тиждень.
Більше того, парниковий ефект може бути гарною новиною для деяких фермерів. Висока концентрація 2 може мати позитивний ефект на рослини, так як рослини використовують вуглекислий газ в процесі фотосинтезу, перетворюючи його в живу тканину. Отже, більше рослин означає більше поглинання 2 з атмосфери, уповільнюючи глобальне потепління.
Це було досліджено американськими фахівцями. Вони вирішили створити модель світу з подвійним вмістом СО2 у повітрі. Для цього вони використали чотирнадцятирічний сосновий ліс у Північній Каліфорнії. Газ нагнітається через трубки, встановлені серед дерев. Фотосинтез збільшився на 50-60%. Але ефект незабаром став зворотним. Дерева, що задихаються, не справлялися з таким обсягом вуглекислого газу. Перевага у процесі фотосинтезу була втрачена. Це ще один приклад, як людські маніпуляції призводять до несподіваних результатів.
Але ці невеликі позитивні аспекти парникового ефекту не йдуть у жодне порівняння з негативними. Взяти хоча б досвід із сосновим лісом, де обсяг СО 2 був збільшений вдвічі, а до кінця цього століття прогнозується збільшення концентрації СО 2 у чотири рази. Можна уявити, якими катастрофічними можуть бути наслідки для рослин. А це своєю чергою підвищить обсяг СО 2 , оскільки що менше рослин, то більше вписувалося концентрація СО 2 .
Наслідки парникового ефекту
парниковий ефект гази клімат
З підвищенням температури збільшиться випаровування води з океанів, озер, річок тощо. Так як нагріте повітря може містити в собі більший обсяг водяної пари, це створює потужний ефект зворотного зв'язку: чим тепліше стає, тим вище вміст водяної пари в повітрі, а це, у свою чергу, збільшує парниковий ефект.
Людська діяльність мало впливає обсяг водяної пари в атмосфері. Але ми викидаємо інші парникові гази, що робить парниковий ефект все більш інтенсивним. Вчені вважають, що збільшення обсягу викидів СО 2 в основному від спалювання викопного палива пояснює принаймні близько 60% потепління на Землі, що спостерігалося з 1850 року. Концентрація діоксиду вуглецю в атмосфері зростає приблизно на 0,3% на рік і зараз становить приблизно на 30% вище, ніж до індустріальної революції. Якщо це висловити в абсолютних вимірниках, то щороку людство додає приблизно 7 мільярдів тонн. Незважаючи на те, що це невелика частина по відношенню до всієї кількості вуглекислого газу в атмосфері - 750 мільярдів тонн, і ще менша порівняно з кількістю СО 2 , що міститься в Світовому океані - приблизно 35 трильйонів тонн, вона залишається дуже значною. Причина: природні процеси перебувають у рівновазі, в атмосферу надходить такий обсяг СО 2 який звідти вилучається. А людська діяльність лише додає СО2.