Физические основы парникового эффекта. Возникновение парникового эффекта, причины и последствия

Вместе с тем, концентрация водяного пара в тропосфере существенно зависит от приповерхностной температуры: увеличение суммарной концентрации «парниковых газов» в атмосфере должно привести к усилению влажности и «парникового» эффекта, который в свою очередь приведет к увеличению приповерхностной температуры.

При понижении приповерхностной температуры концентрация водяных паров падает, что ведет к уменьшению «парникового» эффекта, и, одновременно с этим при снижении температуры в приполярных районах формируется снежно-ледяной покров, ведущий к повышению альбедо и, совместно, с уменьшением «парникового» эффектом, вызывающим понижение средней приповерхностной температуры.

Таким образом, климат на Земле может переходить в стадии потепления и похолодания в зависимости от изменения альбедо системы Земля - атмосфера и «парникового» эффекта.

Антропогенное загрязнение атмосферы Земли является одной из причин «парникового» эффекта, под которым понимают возможное повышение глобальной температуры земного шара в результате изменения теплового баланса, обусловленного так называемыми «парниковыми газами».

На земную поверхность поступает в основном поток видимых лучей, которые проходят через «парниковые газы» не изменяясь. В околоземном пространстве при встрече с различными телами значительная часть этих лучей трансформируется в длинноволновые (инфракрасные) тепловые лучи. «Парниковые газы» препятствуют уходу тепловых лучей в космическое пространство и вызывают тем самым повышение температуры воздуха («парниковый» эффект).

Основным «парниковым газом» является диоксид углерода (СО 2). Его вклад в «парниковый» эффект, по разным данным, составляет от 50 до 65 %. К другим «парниковым газам» относятся метан (около 20 %), оксиды азота (примерно 5 %), озон, фреоны (хлорфторуглероды) и другие газы (около 10-25 % «парникового» эффекта). Всего известно около 30 «парниковых газов». Их утепляющий эффект зависит не только от количества в атмосфере, но и от относительной активности действия на одну молекулу. Если по данному показателю СО 2 принять за единицу, то для метана он будет равен 25, для оксидов азота - 165, а для фреона - 11000.

Основным антропогенным источником поступления СО 2 в атмосферу является сжигание углеродосодержащего топлива (уголь, нефть, мазут, метан и др.). Ныне только от теплоэнергетики в атмосферу поступает около 1 тонны углерода на человека в год; по прогнозам в первой половине ХХI столетия выброс достигнет более 10 млрд. тонн.

За последние 200 лет концентрация СО 2 в воздухе увеличилась с 275 до 350 частиц на 1 млн. частиц воздуха, то есть на 25%, а с 1958г. по 2001 г. концентрация СО 2 возросла с 350 до 368 частиц (Таблица 4). Если человечество не примет меры, чтобы сократить выброс газов, то к середине века средняя глобальная температура приземной атмосферы повысится на 1,5-4,5 0 С. Доли некоторых государств в выбросе диоксида углерода таковы: США - 22%, Россия и Китай - по 11%, Германия и Япония - по 5%.

В настоящее время опасность состоит в том, что концентрация «парниковых газов» в атмосфере, а именно углекислого газа, азота, водяного пара и многих других, значительно возросла и связывают это с индустриальным развитием человечества. За последние 150 лет содержание азота увеличилось на 18%, метана почти на 150%, а углекислого газа более чем на 30%. В результате произошла определенная стимуляция «парникового» эффекта с соответствующими последствиями.

По подсчетам ученых в круговороте углерода на планете ежегодно принимают участие 330 млрд. тонн этого вещества. Доля человека в этом объеме очень мала - 7,5 млрд. тонн, однако этого достаточно для нарушения равновесия системы.

Признавая проблему глобального потепления климата, Всемирная метеорологическая организация (ВМО) и Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) учредили еще в 1988 г. Межправительственную группу экспертов по изменению климата (МГЭИК). Это фактически постоянно действующий форум нескольких тысяч ученых разных стран, включая и десятки российских, практически всех, кто с разных сторон занимается данной проблемой: климатологов, экологов, экономистов и энергетиков. Примерно раз в 4-5 лет ученые публикуют свои многостраничные доклады о состоянии климата Земли. «Первый доклад» экспертов в 1990 г. содержал довольно скромные утверждения о происходящих колебаниях климата, в одном ученые были уверены наверняка - идет рост концентрации углекислого газа в атмосфере. Средний уровень углекислого газа в атмосфере по данным ВМО за последние 30 лет возрос от 340 до 390 частиц на миллион. Уверенность исследователей возрастала с каждым годом. Еще в 2006 г. 70% экспертов были уверены в том, что во всемирном изменении климата виноват человек, но уже из четвертого доклада МГЭИК в 2007 г. стало ясно, что число экспертов, уверенных в этом, возросло до 90-95%.

Проблемой снижения выбросов «парниковых газов» занимается практически все мировое сообщество, как на политическом, так и на промышленном и экологическом уровнях. Примером грамотной политики по снижению выбросов «парниковых газов» является Киотский протокол 1997 г. В декабре 1997 г. в Киото была проведена международная конференция по глобальному изменению климата на планете, в которой приняли участие представители из 159 стран. Был принят заключительный протокол, который предусматривал общее сокращение на 5,2% выбросов в атмосферу «парниковых газов». К 2008-2012гг. страны Европейского союза должны сократить выбросы «парниковых газов» (от уровня 1990 г.) на 8%, США - на 7%, Япония, Канада - на 6%. Россия и Украина к 2012 г. могут сохранить выбросы на уровне 1990 г. из-за уменьшения промышленного производства в последние годы. Примером промышленного снижения выбросов СО 2 могут служить работы, проводимые в Японии в 2007-2008 гг. по уменьшению выбросов диоксида углерода в результате растворения дымовых газов после газоиспользующих установок в морской воде. Однако это техническое решение не дало ожидаемых результатов, и работы в этом направлении были прекращены.

Наверное, многие заметили, что зимы в последние время стали не такими холодными и морозными, как в былые времена. И частенько и на Новый год, и на Рождество (как католическое, так и православное) вместо полагающегося делу снега моросит . Виной всему вполне может быть такое климатическое явление, как парниковый эффект в атмосфере Земли, представляющий собой повышение температуры поверхности нашей планеты по причине нагрева нижних слоев атмосферы через скопление парниковых газов. Как следствие всего этого происходит постепенное глобальное потепление. Проблема эта не такая новая, но в последнее время, с развитием технологии появилось множество новых источников, подпитывающих глобальный парниковый эффект.

Причины парникового эффекта

Возникновение парникового эффекта происходит по следующим причинам:

• Применение горячих полезных ископаемых, таких как уголь, нефть, природный газ в промышленности, при их сжигании в атмосферу попадает большое количество углекислого газа и других вредных химических веществ.
• Транспорт – большое количество , как легковых, так и грузовых, выделяющих выхлопные газы, также способствуют парниковому эффекту. Правда появление электромобилей и постепенный переход на них может оказать положительное влияние для экологии.
• Вырубка лесов, ведь известно, что деревья поглощают углекислый газ, и с каждым уничтоженным деревом, количество этого самого углекислого газа только растет (в том числе прямо сейчас наши лесистые Карпаты стают уже не такими лесистыми, как это не грустно).
• Лесные пожары – тут такой же механизм, как и при вырубке лесов.
• Агрохимия и некоторые удобрение также являются причиной парникового эффекта, так как в результате испарения этих удобрений в атмосферу попадает азот, являющийся одним из парниковых газов.
• Разложение и горение мусора также способствует появлению парниковых газов, увеличивающих парниковый эффект.
• Увеличение населения на планете Земля также является косвенной причиной, связанной с другими причинами – больше людей, значит больше от них будет мусора, больше будет работать промышленность, чтобы удовлетворить все наши не маленькие потребности и так далее.

Влияние парникового эффекта на климат

Пожалуй, главный вред парникового эффекта это необратимые климатические изменения, и как следствие негативные влияние от них: испарение морей в одних частях Земли (например, исчезновение Аральского моря) и наоборот затопления в других.

От чего же может происходить затопление, и как здесь связан парниковый эффект? Дело в том, что вследствие повышения температуры в атмосферы тают ледники в Антарктике и Арктике, тем самым увеличивая уровень мирового океана. Все это ведет к постепенному его наступлению на сушу, и возможному исчезновению в будущем целого ряда островов в Океании.

Территории, которые мало увлажняются атмосферными осадками, вследствие парникового эффекта стают очень засушливыми и практически непригодными для жизни. Гибель урожая порождает голод и продовольственный кризис, сейчас мы наблюдаем эту проблему в ряде африканских стран, где от засухи происходит настоящая гуманитарная катастрофа.

Влияние парникового эффекта на здоровье людей

Помимо негативного влияния на климат, парниковый эффект может оказать свое воздействие и на наше с вами здоровье. Так летом по его причине все чаще случается аномальная жара, которая из года в год увеличивает количество людей с заболеваниями сердечнососудистой системы. Опять-таки вследствие жары у людей повышается или наоборот понижается давление, чаще случаются сердечные приступы и приступы эпилепсии, обмороки и тепловые удары, и все это результаты парникового эффекта.

Польза парникового эффекта

А есть ли от парникового эффекта хоть какая-то польза? Ряд ученых считает, что такое явление как парниковый эффект существовал всегда с момента зарождения Земли, и польза его как «дополнительного подогрева» планеты неоспорима, ведь вследствие одного из таких подогревов некогда и возникла сама жизнь. Но опять же тут можно вспомнить мудрую фразу Парацельса, что разница между лекарством и ядом лишь в его количестве. То есть другими словами парниковый эффект полезен лишь в маленьком количестве, когда газы приводящие к парниковому эффекту, их концентрация в атмосфере не велика. Когда же она становится значительной, из своего рода лекарства это климатическое явление превращается в самый настоящий опасный яд.

Как минимизировать негативные последствия парникового эффекта

Чтобы победить проблему, нужно устранить ее причины. В случае с парниковым эффектом нужно также устранить источники, вызывающие глобальное потепление. На наш взгляд в первую очередь необходимо прекратить вырубку лесов, а наоборот активнее сажать новые деревья, кустарники, устраивать сады.

Отказ от бензиновых автомобилей, постепенный переход на электромобили или же даже на велосипеды (и для здоровья полезно, и для экологии) – также является маленьким шагом в борьбе с парниковым эффектом. И если множество сознательных людей сделает этот шаг, то это будет значительным прогрессом для улучшения экологии планеты Земля – нашего общего дома.

Также ученые ведут разработку нового альтернативного топлива, которое будет безопасным для экологии, но когда оно появится и станет повсеместным пока неизвестно.

И напоследок можно процитировать мудрого индейского вождя Белое облако из племени айоко: «Только после того, как последнее дерево будет срублено, лишь после того, когда последняя рыба будет поймана и последняя река будет отравлена, только тогда вы поймёте, что деньги нельзя есть».

Парниковый эффект, видео

И в завершение тематический документальный фильм про парниковый эффект.

Говоря о парниковом эффекте, сразу представляется большая теплица, ласковые лучики солнца, проникающие сквозь стекло, ярко-зеленые грядки и достаточно высокая температура внутри, когда на улице еще правит зима

Говоря о парниковом эффекте, сразу представляется большая теплица, ласковые лучики солнца, проникающие сквозь стекло, ярко-зеленые грядки и достаточно высокая температура внутри, когда на улице еще правит зима. Да, это действительно так, наиболее наглядно этот процесс можно сравнить с тем, что происходит в парнике. Только в роли стекла представлены парниковые газы, которых много в атмосфере, они пропускают и удерживают тепло в нижних воздушных слоях, обеспечивая рост растений и жизнь людей. Сегодня, все чаще, парниковый эффект называют экологическим термином, ставшим катастрофой. Таким образом, природа взывает о помощи, а если ничего не предпринимать, у человечества останется всего 300 лет до неизбежного конца света. Важно понимать, что парниковый эффект на Земле был всегда, без него невозможно нормальное существование живых организмов и растений, да и комфортным климатом мы обязаны именно ему. Проблема в том, что пагубная деятельность человека приняла такие масштабы, которые уже не могут проходить без следа, затрагивая глобальные, необратимые изменения в экологии. А чтобы выжить, населению нашей Планеты нужна такая же глобальная солидарность в решении этого серьезного вопроса.

Сущность парникового эффекта, его причины и последствия

Жизнедеятельность человечества, сжигание миллионов тонн топлива, усиленное потребление энергии, увеличение автопарка, значительный рост количества отходов, объемов производств и так далее, ведет к усилению концентрации парниковых газов в земной атмосфере. Статистика показывает, что за последние двести лет в воздухе углекислого газа стало на 25% больше, за всю геологическую историю такого еще не было. Таким образом, над Землей образуется своеобразный газовый колпак, который задерживает обратное тепловое излучение, возвращая его обратно и приводя к климатическому дисбалансу. С ростом средней температуры у поверхности Земли, возрастает и количество осадков. Вспомните, что на стекле в оранжерее или парнике всегда выступает конденсат, в естественной природе это происходит аналогично. Точно вычислить все губительные последствия этого невозможно, но ясно одно, человек затеял опасную игру с природой, нужно срочно одуматься, чтобы предотвратить экологическую катастрофу.

К причинам, вызывающим обострение парникового эффекта в атмосфере, относят:
- хозяйственную деятельность, которая меняет газовый состав и вызывает запыленность нижних воздушных слоев Земли;
- сжигание углеродосодержащих видов топлива, уголь, нефть и газ;
- выхлопные газы автомобильных двигателей;
- функционирование теплоэлектростанций;
- сельское хозяйство, связанное с излишним гниением и переизбытком удобрений, значительным приростом поголовья скота;
- добычу природных ископаемых;
- выброс отходов быта и промышленных производств;
- вырубку лесов.

Удивительно, но факт, что воздух уже перестал быть возобновляемым природным ресурсом, каковым оставался до начала интенсивной человеческой деятельности.

Последствия парникового эффекта

Самым опасным последствием парникового эффекта считается глобальное потепление, которое ведет к нарушению теплового баланса на Планете в целом. Уже сегодня каждый из нас ощутил среднее увеличение температуры на себе, феноменальная жара в летние месяцы и внезапные оттепели в середине зимы, это пугающий феномен, как следствие глобального загрязнения атмосферы. А засухи, кислотные дожди, суховеи, смерчи, ураганы и другие стихийные катаклизмы, в наши дни стали страшной нормой жизни. Данные ученых свидетельствуют о далеко не утешающих прогнозах, каждый год температура возрастает почти на один градус, а то и больше. В связи с этим усиливаются тропические ливни, растут границы засушливых территорий и пустынь, начинается бурное таяние ледников, исчезают площади вечной мерзлоты и значительно сокращаются территории тайги. А это значит, что резко снизятся урожаи, обжитые площади затопятся водой, многие животные не смогут приспособиться к быстро меняющимся условиям, поднимется уровень Мирового океана и изменится общий водно-солевой баланс. Страшно, но нынешнее поколение может оказаться свидетелями самого быстрого потепления на Планете Земля. Но, как показывает мировая практика, для некоторых уголков глобальное потепление несет и положительный эффект, давая возможность развиваться сельскому хозяйству и скотоводству, эта ничтожная польза теряется на фоне массового отрицательного воздействия. Вокруг парникового эффекта бушуют дебаты, проводятся исследования и испытания, люди ищут пути снижения его губительного влияния.

Современные способы решения проблемы

Выход из сложившейся ситуации один: изыскать новый вид топлива, либо в корне поменять технологию использования существующих разновидностей топливных ресурсов. Уголь и нефть при сгорании выделяют на 60% больше диоксида углерода, активного парникового газа, чем любое другое топливо для производства единицы энергии.

Что нужно сделать, чтобы убежать от угрозы парникового эффекта:
- сократить потребление ископаемого топлива, особенно угля, нефти и природного газа;
- использовать специальные фильтры и катализаторы для удаления диоксида углерода из всех выбросов в атмосферу;
- повысить энергетический КПД теплоэлектростанций за счет использования скрытых экологичных резервов;
- увеличить использование альтернативных источников энергии, ветра, солнца и так далее;
- прекратить вырубку зеленых насаждений и наладить целенаправленное озеленение;
- остановить всеобщее загрязнение Планеты.

Сейчас идет активное обсуждение таких мер снижения антропогенного воздействия, как регулярное удаление углекислого газа из атмосферы, путем использования высокотехнологичных устройств, сжижать и нагнетать его в воды Мирового океана, тем самым приблизиться к естественной циркуляции. Пути решения проблемы есть, главное, взяться за это всем вместе, населению, правительству и подрастающему поколению, и провести огромную, но такую полезную, работу по очищению матушки-Земли. Пора прекратить потребительское отношение и начать вкладывать силы и время в свое будущее, светлую жизнь следующих поколений, пришло время отдавать природе то, что мы у нее регулярно забираем. Нет, сомнения, что гениальное и предприимчивое человечество справится и с этой, очень сложной и ответственной, задачей.

Если не остановить его нарастание, равновесие на Земле может нарушиться. Изменится климат, придёт голод и болезни. Учёные разрабатывают разные меры борьбы с проблемой, которая должна стать глобальной.

Суть

Что такое парниковый эффект? Так называют повышение температуры поверхности планеты благодаря тому, что газы в атмосфере имеют свойство удерживать тепло. Земля нагревается излучением Солнца. Видимые короткие волны от источника света беспрепятственно проникают к поверхности нашей планеты. Нагреваясь, Земля начинает излучать длинные тепловые волны. Частично они проникают сквозь слои атмосферы и «уходят» в космос. снижают пропускную способность, отражают длинные волны. Тепло остаётся у поверхности Земли. Чем больше концентрация газов, тем выше парниковый эффект.

Впервые явление было описано Жозефом Фурье ещё в начале 19 века. Он предположил, что процессы, происходящие в земной атмосфере, аналогичны тому, что существует под стеклом.

Парниковые газы – это пар (от воды), диоксид углерода (углекислота), метан, озон. Основное участие в формировании парникового эффекта принимает первый (до 72%). Следующий по значимости – углекислый газ (9-26%), доля метана и озона 4-9 и 3-7% соответственно.