Зміна клімату: проблема парникового ефекту.
Зміст
1. Введення
2. Сутність парникового ефекту
3. Шляхи дослідження зміни клімату
4. Вплив диоксида вуглецю на інтенсивність парникового ефекту
5. Глобальне потепління
6. Наслідку парникового ефекту
7. Фактори зміни клімату
8. Висновок
9. Додатка
Введення
Мир стає тепліше, і людство значною мірою відповідально за це, говорять експерти. Але багато факторів, що впливають на зміну клімату, ще не вивчені, а інші й зовсім не вивчені.
Деякі посушливі місця в Африці за останні 25 років стали ще більш сухими. Рідкі озера, що приносять людям воду, висихають. Підсилюються піщані вітри. Дощі припинилися там ще в 1970-х. Усе більше гострої стає проблема питної води. Відповідно до комп'ютерних моделей такі місцевості продовжать висушуватися й стануть зовсім непридатними для життя.
Видобуток вугілля поширений по всій планеті. В атмосферу викидається величезна кількість вуглекислого газу (З2) при спалюванні вугілля. Тому що країни, що розвиваються, ідуть слідами своїх індустріальних сусідів, обсяг З2 подвоїться протягом XXI століття.
Більшість фахівців, вивчаючи комплексність кліматичної системи Землі, зв'язують підвищення глобальної температури й прийдешні зміни клімату зі збільшення рівня З2 в атмосферному повітрі.
Життя процвітає на планеті біля чотирьох мільярдів років. Протягом цього часу коливання клімату були радикальними, від льодовикового періоду - що тривав 10 000 років - до епохи стрімкого потепління. З кожною зміною невизначене число видів життєвих форм змінювалися, розвивалися й виживали. Інші ослабнули або просто вимерли.
Зараз багато експертів уважають, що людство наражає на небезпеку світову екологічну систему у зв'язку із глобальним потеплінням, викликане так званим парниковим ефектом. Випар продуктів цивілізації у формі парникових газів, таких як диоксид вуглецю (З2), затримали досить відбитого від земної поверхні тепла, щоб середня температура в поверхні Землі підвищилася на підлогу градуса Цельсия протягом ХХ сторіччя. Якщо такий напрямок сучасної індустрії збережеться, то кліматична система зміниться повсюдно - танення льодів, підвищення рівня Світового океану, знищення рослин посухами, перетворення місцевостей у пустелі, переміщення зелених зон.
Але цього може й не бути. Клімат на планеті залежить від комбінації багатьох факторів, взаємодіючих окремо один з одним і в комплексних шляхах, які ще не до кінця вивчені. Можливо, що потепління, що спостерігалося протягом минулого сторіччя, відбулося внаслідок природних коливань, незважаючи на те, що його швидкості значно перевищували тих, що спостерігалися протягом останніх десяти століть. Більше того, комп'ютерні симуляції можуть бути неточними.
Проте, в 1995 році, після довгого років інтенсивного вивчення Міжнародна конференція по проблемі зміни клімату, спонсируемая Об'єднаними націями, орієнтовно уклала, що «багато доказів свідчать, що впливу людства на глобальний клімат величезні». Обсяг цих впливів, як зауважують фахівці, невідомо, тому що не визначений ключовий фактор, включаючи ступінь впливу хмар і океанів на зміну глобальної температури. Можливо, буде потрібно десяток років або більше додаткового дослідження, щоб виключити ці невизначеності.
Тим часом, багато чого вже відомо. І хоча специфіка обставин господарської діяльності людини залишаються неясними, наша здатність змінювати склад атмосфери безперечна.
Сутність парникового ефекту
Повітря, яким ми дихаємо, є необхідною умовою нашого життя в багатьох аспектах. Без нашої атмосфери середня температура на Землі склала б біля –18 0С замість сьогоднішніх 15 0С. Весь вступник на Землю сонячне світло (близько 180 Вт/м2) приводить до того, що Земля випромінює інфрачервоні хвилі як гігантський радіатор. Відбите тепло просто б безперешкодно верталося в космос.
Через атмосферу, однак, тільки частина цього тепла прямо вертається в космос.Що залишилося затримується в нижніх шарах атмосфери, які містять ряд газів – водяна пара, З2, метан і інші – які збирають вихідне інфрачервоне випромінювання. Як тільки ці гази нагріваються, деяке накопичене ними тепло знову надходить на земну поверхню. У цілому, цей процес називається парниковий ефект, головною причиною якого є надлишковий зміст в атмосфері парникових газів. Чим більше в атмосфері буде втримуватися парникових газів, тим більше тепла, відбитого земною поверхнею, буде затримуватися. Тому що парникові гази не перешкоджають надходженню сонячної енергії, то температура в земної поверхні буде підвищуватися.
З підвищенням температури збільшиться випар води з океанів, озер, рік і т.д. Тому що нагріте повітря може містити в собі більший обсяг водяної пари, це створює потужний ефект зворотного зв'язку: чим тепліше стає, тим вище зміст водяної пари в повітрі, а це, у свою чергу, збільшує парниковий ефект.
Людська діяльність мало впливає на обсяг водяної пари в атмосфері. Але ми викидаємо інші парникові гази, що робить парниковий ефект усе більше й більше інтенсивним. Учені вважають, що збільшення обсягу викидів З2, в основному від спалювання викопного палива, пояснює, принаймні, близько 60 % потепління на Землі, що наблюдались із 1850 року. Концентрація диоксида вуглецю в атмосфері зростає приблизно на 0,3 % у рік, і зараз становить приблизно на 30 % вище, ніж до індустріальної революції. Якщо це виразити в абсолютних вимірниках, то щороку людство додає приблизно 7 мільярдів тонн. Незважаючи на те, що це невелика частина стосовно всієї кількості вуглекислого газу в атмосфері – 750 мільярдів тонн, і ще менша в порівнянні з кількістю З2, що втримується у Світовому океані – приблизно 35 трильйонів тонн, вона залишається досить значної. Причина: природні процеси перебувають у рівновазі, в атмосферу надходить такий обсяг З2, що звідти вилучається. А людська діяльність тільки додає З2.
Якщо поточні темпи збережуться, то зміст вуглекислого газу в атмосфері збільшиться вдвічі до 2060 року по порівнянням з доиндустриальным рівнем, а до кінця сторіччя – у чотири рази. Це дуже обеспокоивает, тому що життєвий цикл ІЗ2 в атмосфері становить більше ста років, у порівнянні з восьмиденним циклом водяної пари.
Метан, основний компонент природного газу, є причиною 15 % потепління в сучасний час. Генерируемый бактеріями на рисових полях, що розкладається сміттям, продуктами сільського господарства й викопного палива, метан циркулює в атмосфері біля десятиліття. Зараз його в атмосфері в 2,5 рази більше, ніж в XVIII столітті.
Інший парниковий газ – це оксид азоту, продуцируемый як сільським господарством, так і промисловістю – різні розчинники й холодоагенти, як хлорфторуглероды (фреони), які заборонені міжнародною угодою внаслідок їхньої руйнуючої дії на захисний озоновий шар Землі.
Неослабне нагромадження парникових газів в атмосфері привело вчених до рішення, що в нинішнім сторіччі середня температура підвищиться від 1 до 3,5 0С. (см. додаток № 1) Для багатьох це може здатися небагато. Для пояснення приведемо приклад. Аномальне похолодання в Європі, що тривала з1570 по 1730 роки, що змусив європейських фермерів закинути свої поля, було викликано зміною температури всього в підлогу градуса Цельсия. Можна представити які наслідки може мати підвищення температури на 3,5 0С.
Шляхи дослідження зміни клімату
У сучасний час стає популярним винахід різних комп'ютерних моделей зміни клімату на Землі. Вони засновані на варіантах взаємодії різних кліматичних факторів, таких як ґрунт, повітря, вода, льодовики й сонячна енергія. Ці загальні циркуляційні моделі складаються з рівнянь, що показують вивчені залежності атмосферної фізики й океанічної циркуляції.
Для кожної частини планети вчені розрахували ефект таких факторів як температура, обертання Землі, частина поверхні вище рівня моря й інші кліматичні умови.
Але наскільки правдоподібні ці проекти ? Зробленої вважається модель, якщо при введення інформації про кліматичних умов на Землі кілька сотень років тому вона видає точний опис сьогоднішнього клімату. Дуже рідко сьогоднішні моделі видають результат порівнянний зі справжнім глобальним кліматом без різних неточностей.
Від частини це пояснюється тим, що тільки самі потужні комп'ютери можуть упоратися із цим завданням. А від частини - тим, що некоторые аспекти кліматичної зміни не до кінця вивчені. Творці моделей попереджають, що їхні створення ще не досить досконалі, щоб визначати детальний ефект у конкретних регіонах. Моделі розбивають всю поверхню Землі на квадрати зі стороною звичайно 200 км, але такі фактори як океанічні бури, шторм і хмарна активність діють на значно менших ділянках. У цих випадках моделі можуть визначати зразковий результат.
Комп'ютерні моделі звичайно проектують парниковий ефект у далекому майбутньому, і вони усе краще й краще пристосовуються до швидко зростаючого обсягу знань людства. До того ж неймовірно складно правильно врахувати вплив людини на всесвітні коливання клімату.
Згідно Кевину Тренберту, провідному американському спеціалістові в Національному центрі атмосферних досліджень у Колорадо, всі комп'ютерні моделі пророкують глобальне потепління, але вони можуть визначити тільки межі зміни температури. Потепління може скласти один градус Цельсия в цьому столітті, або воно може бути в більш ніж у три рази більше. «Використання таких моделей - це важливий і незамінний інструмент, - говорить Тренберт, - але вони не можуть вирішити проблему парникового ефекту».
Вплив диоксида вуглецю на інтенсивність парникового ефекту
Багато чого ще повинне бути вивчене про круговорот вуглецю й ролі Світового океану як величезного сховища вуглекислого газу. Як було сказано вище, людство щороку додає 7 мільярдів тонн вуглецю у формі З2 до наявних 750 мільярдів тонн. Але тільки біля половини наших викидів – 3 мільярди тонн – залишаються в повітрі. Це можна пояснити тим, що більша частина З2 використовується земними й морськими рослинами, ховає в морських осадових породах, поглинається морською водою або по іншому абсорбується. Із цієї великої частини З2 (близько 4 мільярдів тонн) океаном поглинається біля двох мільярдів тонн атмосферного диоксида вуглецю щороку.