Парниковый эффект. Все виды солнечного излучения (от ультрафиолетового до инфракрасного) достигают земной поверхности и нагревают ее. Последняя переизлучает ранее накопившуюся тепловую энергию в виде ИК-излучения в Космос. Переизлученное ИК-излучение интенсивно поглощается некоторыми газами (СО2, СН4, NO2, фреонами). Указанные газы, называемые парниковыми, действуют в атмосфере, как стекло в парнике: они беспрепятственно пропускают к Земле солнечную радиацию, но задерживают тепловое излучение Земли. В результате повышается температура ее поверхности, изменяются погода и климат.
Под парниковым эффектом понимают возможное повышение глобальной температуры планеты в результате изменения теплового баланса, обусловленное постепенным накоплением парниковых газов в атмосфере.
Основным парниковым газом является диоксид углерода. Его вклад в парниковый эффект, по разным данными, 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 СО2 принять за единицу, то для метана он будет равен 25, для оксида азота – 165, а для фреона – 11000.
Начиная с середины XIX столетия содержание СО2 в атмосфере менялось следующим образом (частей на миллион, или содержание молекул С02 на миллион молекул воздуха) 1859 г. — 265 - 290; 1958 г. — 313; 1978 г. - 330; 1990 г. — 350, т.е. увеличилось на 12 - 15% (табл. 7).
Основным антропогенным источником поступления СО2 в атмосферу является сжигание углеродсодержащего топлива (уголь, нефть, мазут, метан и др.). Ныне только от теплоэнергетики в атмосферу поступает около 1 т углерода на человека в год; по прогнозам, в первой половине XXI столетия выброс достигнет 10 млрд т. Согласно Ю.В. Новикову (1998 г.), доли некоторых государств в глобальном выбросе СО2 таковы: США - 22%, Россия и Китай - по 11%, Германия и Япония - по 5, остальные страны - около 46%.
Вследствие парникового эффекта среднегодовая температура на Земле за последнее столетие повысилась на 0,3 - 0,6 0С. В настоящее время увеличение концентрации СО2 происходит примерно со скоростью 0,3 - 0,5% в год. Увеличивается содержание и других парниковых газов: метана - на 1%, оксидов азота - на 0,2% в год. По разным источникам, удвоение содержания парниковых газов, которое может произойти во второй половине текущего века, вызовет повышение среднегодовой температуры планеты на 1 - 3,5 0С.
Таблица 7
Изменение концентрации основных парниковых газов в атмосфере Земли,
их динамика и свойства (К.Я. Кондратьев, 1990 - с дополнениями)
| Показатели | Единица измерения | Диоксид углерода | Метан | Фреоны | Оксиды азота |
| Концентрация в доиндустриальный период | частей на млн | 0,79 | ничтожно мало | 0,288 | |
| Концентрация в современный период | частей на млн | 1,72 | |||
| Ежегодный рост | % | 0,3 - 0,5 | 0,5 - 1,0 | 0,2 - 0,3 | |
| Время жизни | лет | 50 - 200 | |||
| Активность действия | на 1 молекулу | ||||
| Доля в парниковом эффекте | % |
Глобальное потепление климата и обусловленное им повышение уровня Мирового океана многими учеными рассматривается, как величайшая катастрофа не только для отдельных экосистем, но и биосферы в целом:
1. В случае повышения уровня океана на 1,5 – 2 м под затопление попадает около 5 млн км2 земель, причем наиболее плодородных и густонаселенных. На них проживает около1 млрд человек и собирается почти треть урожая многих сельскохозяйственных культур. Вынужденные переселения народов в глубь материков чреваты военными конфликтами и социальными потрясениями.
2. Помимо подъема уровня океана потепление климата будет сопровождаться увеличением степени неустойчивости погоды, смещением границ природных зон, ростом числа штормов и ураганов, ускорением темпов вымирания животных и растений. Следствием этого, очевидно, явится резкое обострение продовольственной проблемы.
3. Уменьшение различий температуры на полюсах и экваторе (в основном за счет более сильного потепления полюсов) вызовет, в свою очередь, подтаивание вечномерзлых почв (таковых в России около 2 млн км2) и высвобождение из них огромных количеств метана, что усилит парниковый эффект.
4. Изменение климата может оказать негативное влияние на здоровье людей как вследствие усиления теплового стресса в южных районах, так и из-за распространения многих видов заболеваний.
Вышеизложенное дало основание Международной конференции по проблемам изменения климата (Торонто, 1979 г.) заявить, что «...конечные последствия парникового эффекта могут сравниваться только с глобальной ядерной войной».
К этому, как считают ученые, следует добавить и последствия от возрастающего влияния на климат антропогенного тепла. Согласно М.М. Будыко, радиационный баланс земной поверхности и производимая человечеством тепловая энергия ныне соотносятся как 49:0,02; что практически не сказывается на глобальной температуре. Однако при современных темпах роста производства энергии (около 10% ежегодно) в текущем столетии антропогенное тепло и радиационный баланс заметно сблизятся, что сделает вполне реальным термодинамический, или тепловой кризис.
