Чим загрожує людству парниковий ефект?

Міністерство освіти України

Черкаський національний університет

ім. Богдана Хмельницького

Кафедра екології та основ сільського господарства

Реферат

на тему:

„Чим загрожує людству парниковий ефект?”

Перевірив роботу: Виконав роботу:

ст.в. О.А.Спрягайло студент гр. КІ-031

 ф-т ІТБМК, 1 курс

Валяєв Олександр

Черкаси-2003

Зміст:

Вступ

1.          Що таке парниковий ефект?

2.          Причини його виникнення

3.          Ще дещо про парниковий ефект

4.          Вплив парникового ефекту на Україну

5.          Що ми мусимо робити?

Список використаної літератури

 

Вступ

 

Зараз все частіше засоби масової інформації, а через них деякі вчені і навіть посадовці, лякають парниковим ефектом. Але ніхто не боїться. А чого, власне, лякатися, коли така країна, як, скажімо, Сполучені Штати Америки, яка для багатьох все ще залишається чимось недосяжним, не боїться зовсім. Бо як можна інакше розцінювати її вкрай деструктивну позицію на міжнародних конференціях з клімату нашої планети, яка з приходом у Білий дім Буша-молодшого завершилася демонстративним виходом США із Кіотського договору. І це при тому, що саме ця країна є головним планетарним забруднювачем навколишнього середовища.

Було проведене опитування з цього приводу серед прохожих і здивування не було, бо було одержане саме те, що очікували. Більшість з опитаних теж не боїться, бо жоден з них не зміг відповісти по суті на здавалось би елементарне питання: що таке парниковий ефект? Ми завжди боїмося лише тоді, коли усвідомлюємо, так би мовити, механізми загрози. Якщо вони не відомі, то загроза перетворюється на щось абстрактне. Я вирішив в цій статті дати відповідь на поставлене запитання. Не сподіваюся, що така публікація зможе сама по собі щось суттєво змінити. Але настав час, коли мовчати далі неможливо.

Загальновідомо, що кліматичні умови завжди впливали на життя та діяльність людства, починаючи з перших етапів його існування, і є підстави вважати, що різкі зміни клімату суттєво загострили боротьбу людини за існування. Вони є однією з найбільш важливих та складних проблем у сфері охорони навколишнього середовища, які спіткали людство за останнє століття. Глобальні зміни клімату, їх можливі негативні наслідки для всього людства земної кулі і для кожної країни зокрема — це дуже важливі питання. Адже є немало прикладів, коли природні кліматичні і метеорологічні катаклізми відкидали на багато років назад економіку навіть розвинених країн.

Глобальне потепління вже зараз має негативні наслідки для найбільш вразливих частин Земної кулі. Клімат нашої планети постійно теплішає, льодовики тануть, збільшується рівень води, що створює реальну загрозу для мешканців побережжя та островів. Напрямки морських течій та сила вітрів змінюються, а збитків які завдають урагани, повені та посухи, зазнають різні частини світу. Сотні тисяч людей гинуть, страждають від ушкоджень і втрачають свої домівки. Збитки економіки, викликані природними стихійними лихами, обраховуються мільярдами доларів. Це ми бачимо і на прикладі нещодавньої стихії, яка вразила центральні області України.

 

1. Що таке парниковий ефект?

Спектр електромагнітного випромінювання нашого централізованого обігрівача і світила - Сонця - простягається від радіохвиль до рентгенівського випромінювання. Якби весь цей радіаційний потік потрапляв на Землю без перешкод, то життя на ній, принаймні в існуючих формах, було б неможливим. Випромінювання, про яке йде мова, складається з окремих порцій - фотонів, енергія яких пов'язана з їхньою довжиною хвилі. Чим менша довжина хвилі, себто вища частота, тим більша енергія фотонів. Внаслідок величезної кількості фотонів випромінювання Сонця, як і інших джерел, сприймається як безперервне.

Унікальна властивість атмосфери Землі полягає в тому, що вона із всього спектра електромагнітного випромінювання Сонця пропускає майже без послаблення лише фотони видимого світла з довжинами хвиль приблизно від 0,4 до 0,75 мкм. Все інше атмосфера певним чином затримує.

Частина видимого світла внаслідок віддзеркалення від земної поверхні повертається в космічний простір і втрачається. Головний внесок у віддзеркаленні світла належить сніговому покриву і льодовикам. Відношення відбитого потоку сонячної радіації до первинного називається альбедо. Для Землі як планети альбедо приймається рівним 0,35.

Дуже незначна частина сонячної радіації, що не перевищує 0,2%, витрачається в процесах фотосинтезу, які супроводжуються поглинанням вуглекислого газу і виділенням відповідної кількості кисню. Увесь залишковий потік радіації поглинається ґрунтом, витрачається на випаровування води тощо. При цьому фотони видимого світла, поступово втрачаючи свою енергію внаслідок взаємодії з речовиною земної поверхні, перетворюються в теплові фотони інфрачервоного випромінювання з довжинами хвиль, що перевищують 1 мкм. Це теплове випромінювання вже не може вільно покинути Землю, оскільки затримується атмосферними газами, які об'єднуються під загальною назвою парникових. До них належать: водяна пара, вуглекислий газ, оксиди азоту та сірки, фреони та інші. Механізм затримання полягає в наступному. Молекули вказаних сполук поглинають теплові фотони, що надходять від земної поверхні, і, знаходячись у так званому збудженому стані, певний час утримують їх. За цей час вони змінюють своє просторове положення і випромінюють фотони вже не в тому напрямку, з якого були отримані. В подальших актах поглинання повторюється те ж саме.

Внаслідок такого процесу розсіювання теплових фотонів земна атмосфера поводить себе, як ковдра. Оскільки подібні процеси мають місце в теплицях завдяки склу чи поліетиленовим плівкам, якими вони вкриті, відзначене затримання атмосферою теплового випромінювання земної поверхні одержало назву парникового ефекту. Підвалини його теорії наприкінці XIX ст. заклав відомий шведський учений Сванте Арреніус.

Завдяки парниковому ефекту в атмосфері Землі накопичилася величезна енергія. Процес накопичення стабілізувався тоді, коли кількість енергії, що втрачалася Землею за певний час у результаті випромінювання в космічний простір, точно компенсувалася енергією, яку вона отримувала за той же час за рахунок сонячної радіації. В такому стаціонарному стані як атмосфера, так і уся екосистема Землі перебувала приблизно до середини минулого століття. При цьому незмінна середня температура земної поверхні становила близько +15 °С.

Підраховано, що за відсутності парникового ефекту середня температура земної поверхні не перевищувала би - 21 °С. Отже, парниковий ефект - не якесь шкідливе явище, а та головна умова, завдяки якій існує життя на Землі в його сучасних формах. Немає ніякої провини парникового ефекту в тому, що зараз він стрімко перетворюється в свою діалектичну протилежність, себто в страхітливу загрозу існуванню всього живого на нашій планеті. Саме про це і піде мова далі.

2. Причини його виникнення?

Зазначений стаціонарний стан забезпечувався біосферною саморегуляцією шляхом підтримання так званого вуглекислотного балансу, при якому кількість вуглекислого газу СО₂ в атмосфері залишалася незмінною. Головними джерелами надходження цього газу в атмосферу є вулканічна діяльність, процеси гниття, дихання тварин, людей та їхня господарська діяльність. Поглинається вуглекислий газ зеленою біомасою в процесах фотосинтезу. Якщо з якихось причин кількість СО₂ в атмосфері зростала, відповідно збільшувалася біомаса і навпаки.

Після другої світової війни в результаті швидкого нарощування металургійних та хімічних виробництв, будівництва нових потужних теплових електростанцій та різкого збільшення парку транспортних засобів з двигунами внутрішнього згоряння, з одного боку, і безперервного зменшення загальної площі зелених насаджень, меліорації боліт і хижацького знищення західними компаніями тропічних лісів, з іншого боку, вуглекислотний баланс був порушений. Розпочалося стрімке накопичення надлишкових парникових газів в атмосфері. Внаслідок цього знову відновився процес накопичення в ній теплової енергії і підвищення середньої температури земної поверхні. І зараз ми маємо те, що маємо.

Все більш руйнівні повені в Західній Європі стали звичайним явищем. Ураганні вітри та обледеніння все частіше порушують електропостачання в різних регіонах України. Але ніхто не боїться. Лише в Україні стала можливою зупинка з політичних мотивів двох цілком працездатних і надійних блоків Чорнобильської АЕС. За оцінками фахівців компенсація втрачених завдяки цьому потужностей на теплових електростанціях призвела до додаткових викидів в атмосферу принаймні 10 млн. т вуглекислого газу на рік.

У вітчизняних виданнях систематично з'являються статті про корисність парникового ефекту (саме так і пишеться) для України, який допоможе збирати небачені врожаї. Те, що в цьому році вимерзла більшість озимих, слід, мабуть, розглядати, як прикре непорозуміння. Все частіше підраховуються ті величезні кошти, які ми зможемо заробити, вигідно продаючи так звані квоти на викиди парникових газів.

На міжнародних конференціях з клімату нашої планети, які знаходяться під невсипущим оком нафтових картелів, не ущухають суперечки відносно того, наскільки необхідно зменшувати викиди парникових газів і чи потрібно це робити взагалі, оскільки досі кліматологи не дійшли згоди з приводу того, чи дійсно надлишкові викиди парникових газів є першопричиною зростання температури земної поверхні. Тому не дивно, що так званий Кіотський протокол від 1997 р., який фактично передбачає лише символічне зменшення викидів парникових газів, досі не ратифікувала необхідна більшість країн світу.

Напередодні нового століття Національне управління США з досліджень атмосфери та океанів здійснило півторарічний моніторинг, який остаточно довів, що зараз питомі прирости середньої температури земної поверхні, викликані одними і тими ж питомими приростами у викидах парникових газів, безперервно зростають. Виходячи з цього, деякі американські кліматологи зробили висновок, що окрім парникового ефекту існує ще якась невідома і, можливо, головна причина підвищення середньої температури земної поверхні. Тому із зменшенням викидів парникових газів не слід поспішати. Саме цей висновок став підставою для виходу США із Кіотського договору з мотивацією, що зменшення викидів парникових газів становить загрозу національним інтересам цієї країни.

Однак дослідження зростання питомих приростів температури земної поверхні з позицій теорії зворотного зв'язку призвели до зовсім іншої інтерпретації цього феномену.

В середині 70-х років минулого століття чл.-кор. АН СРСР М. І. Будико показав, що існуючій в той час кількості С0₂ в атмосфері, яка складала 0,032%, відповідає вкрай нестабільне положення межі полярного льодового покриву. Навіть незначне зменшення цієї кількості викличе різке обледеніння. В той же час зростання вмісту С0₂ до 0,042% призведе до релаксаційного танення всіх льодовиків з підвищенням рівня Світового океану майже на 70 м.

У зазначених дослідженнях було вперше враховано самопідсилення парникового ефекту, спричинене його впливом на альбедо Землі. Механізм цього самопідсилення полягає в наступному. Уявімо, що вміст СО₂ в атмосфері дещо зріс. Це викличе відповідне зростання середньої температури земної поверхні. В результаті дещо зменшиться площа льодового покриву, що спричинить зменшення відбиття сонячної радіації і, як наслідок, накопичення додаткової енергії в атмосфері, яка, в свою чергу, підвищить середню температуру. Якщо, навпаки, вміст вуглекислоти в атмосфері зменшиться, то за тією ж схемою знизиться середня температура, зросте альбедо Землі, що викличе додаткове зниження цієї температури.

Відомо, що коли наслідки деякого процесу впливають на самий характер його протікання, то такий вплив зветься зворотним зв'язком (33). Якщо дія 33 спонукає підсиленню наслідків процесу, то зворотний зв'язок звуть додатним (ДЗЗ), а викликане ним підсилення - регенеративним. Якщо ж дія 33 гальмує процес, то зворотний зв'язок зветься від'ємним.

Очевидно, що розглянутий вище зворотний вплив альбедо Землі на температуру її екосистеми внаслідок зміни вмісту С0₂ в атмосфері відповідає наведеному визначенню ДЗЗ. На жаль, і досі при моделюванні клімату Землі, крім впливу альбедо, не враховується наявність ще двох суттєвіших факторів регенеративного підсилення парникового ефекту.

Перший з них пов'язаний з тим, що найактивнішим парниковим газом є водяна пара, яка поглинає майже в усьому спектрі інфрачервоного випромінювання, а відкриті водойми займають більш як 70% поверхні Землі. Внаслідок цього зростання середньої температури, викликане накопиченням додаткової кількості парникових газів в атмосфері, самопідсилюються завдяки зростанню вмісту в ній водяної пари за рахунок збільшення випаровування з відкритих водойм.

Другий і найвагоміший фактор зумовлений тим, що майже весь вуглекислий газ на Землі знаходиться в розчиненому стані у воді Світового океану, де його міститься в 55 разів більше, ніж в атмосфері. Якщо в атмосфері абсолютна кількість СО₂ становить близько 2,5 трлн. т, то в океані його більш як 135 трлн. т. Розчинність усіх газів у воді тим менша, чим вища її температура. Тому безперервне зростання середньої температури внаслідок надлишкового накопичення парникових газів в атмосфері перетворило Світовий океан в могутнє і дуже небезпечне джерело вторинної емісії вуглекислого газу.

Зараз щорічні сумарні викиди всіх парникових газів у вуглекислотному еквіваленті наблизилися до 25 млрд. т, що становить приблизно 1% загального вмісту СО₂ в атмосфері. Не викликає сумнівів, що при збереженні такого стану речей вже в недалекому майбутньому щорічні вторинні викиди у вуглекислотному еквіваленті, спричинені зменшенням альбедо Землі, зростанням випаровування води і вторинною емісією СО₂ із Світового океану, зрівняються з первинними викидами і перевищать їх. Що станеться в цьому випадку? На жаль, таке запитання не постає перед кліматологами. Інакше вони вже давно втратили б сон і забили б на сполох. Бо відбудеться вже нічим непоправна катастрофа.

При досягненні зазначеного стану вторинні викиди набудуть здатності відтворювати самих себе, оскільки вони стануть більшими тих первинних, які їх породили. Така ситуація має, зокрема, місце у ядерних боєзарядах при досягненні в них надкритичної маси, за якої первинні нейтрони породжують шляхом поділу ядер таку кількість ефективних вторинних, що увесь процес поділу ядер починає сам себе підтримувати. Це означає, що і в атмосферних парникових газів теж є критична маса, перевищення якої призведе до біфуркаційного переходу екосистеми Землі в ланцюговий стан саморозігріву за рахунок все зростаючого накопичення енергії сонячної радіації з тенденцією до необмеженого зростання температури і такими катастрофічними змінами клімату нашої планети, за яких про подальше існування чогось живого не може бути й мови.

Наочне уявлення про можливості парникового ефекту дає приклад Венери. Якби на цій планеті була відсутня надкритична вуглекислотна атмосфера, температура на її екваторі в полудень становила би +70 °С. Завдяки наявності вказаної атмосфери температура на всій поверхні Венери, спричинена парниковим ефектом, перебуває в межах 430...470 °С. Тиск досягає 100 атм.

Після того, як внаслідок саморозігріву екосистеми Землі відбудеться повне танення всіх льодовиків і практично повна емісія вуглекислого газу із Світового океану, цей процес не припиниться, а лише перейде в пароводяну фазу, яка завершиться після повного випаровування всієї поверхневої води, завдяки чому тиск становитиме 300 атм, а температура перевищить 500 °С. Хоча все подальше вже малоцікаве, треба зазначити, що внаслідок супутніх процесів Земля поступово втратить всю воду і перетвориться на мертву пустелю, подібну до Марса.

Декілька років тому на великомасштабних фотознімках поверхні Марса виявлені зображення залишків пірамід і ще якихось штучних споруд. Раніше було відомо, що свого часу на Марсі існували величні водойми, в яких вирувало бурхливе життя, а його суходоли вкривала буйна рослинність. То куди ж поділися марсіанські будівельники разом з усією флорою і фауною? Мабуть і вони, коли стало теплішати, замість того, щоб схаменутися, розпочали аукціонний розпродаж клімату своєї планети за квотами. За це Природа шляхом високотемпературної стерилізації не залишила після марсіанських комерсантів навіть бактерій.

Зазначене вище зростання питомих приростів середньої температури - наслідок не якоїсь невідомої міфічної причини, а регенеративного підсилення парникового ефекту за рахунок відомих факторів. Помітність цього підсилення свідчить про те, що зараз ми стрімко наближаємося до біфуркації переходу екосистеми Землі в стан саморозігріву. І якщо не схаменемося ще сьогодні, завтра буде вже пізно назавжди. Бо постанемо, нарешті, саме перед тим Страшним судом, про який були завчасно попереджені у Новому Завіті.