YourLib.net
Твоя библиотека
Главная arrow Геоэкология (Г.Н. Голубев) arrow V.2.1. Парниковый эффект
V.2.1. Парниковый эффект

V.2.1. Парниковый эффект

   Источником энергии атмосферных процессов является солнечная радиация. К земной поверхности приходит коротковолновая радиация, тогда как нагреваемая таким образом Земля испускает в атмосферу и далее за ее пределы энергию в виде длинноволнового (инфракрасного, или теплового) излучения.
   Некоторые газы в атмосфере, включая водяной пар, отличаются парниковым эффектом, то есть способностью в большей степени пропускать к поверхности Земли солнечную радиацию по сравнению с тепловым излучением, испускаемым нагретой Солнцем Землей. В результате температура поверхности Земли и приземного слоя воздуха выше, чем она была бы при отсутствии парникового эффекта. Средняя температура поверхности Земли равна плюс 15°С, а без парникового эффекта она была бы минус 18°! Парниковый эффект - один из механизмов жизнеобеспечения на Земле.
   Ведущую роль в парниковом эффекте играет водяной пар, находящийся в атмосфере. Удивительно, что большую роль играют также газы, не отличающиеся высокой концентрацией в атмосфере. К основным парниковым газам относятся: углекислый газ (диоксид углерода) (С02), метан (СН4), оксиды азота, в особенности N2О, и озон (Оз). В эту же категорию следует включить не встречающуюся в природе группу газов, синтезируемых человеком, под общим названием хлорфторуглероды. Если баланс на верхней границе тропосферы между приходящей коротковолновой и отраженной длинноволновой радиацией не равен нулю, то возникает дополнительный эффект радиационного воздействия на атмосферу, приводящий либо к нагреванию (при преобладании приходящей радиации), либо к охлаждению тропосферы. Атмосфера реагирует на эти изменения, постепенно устанавливая новый радиационный баланс посредством соответствующего повышения или понижения температуры тропосферы и поверхности Земли.
   Например, при удвоенной концентрации углекислого газа по сравнению с концентрацией в начале промышленной революции (1750— 1800 гг.) и при отсутствии других факторов эффект радиационного воздействия составил бы 4 вт/м2, а компенсационное повышение температуры было бы около 1°. При более полном учете факторов и обратных связей между ними оказывается, что удвоение концентрации углекислого газа привело бы к повышению температуры на 2,5°С (ІРСС, 1994). Эффект радиационного воздействия при удвоенной концентрации СО2, равный 4 вт/м2, составляет 1,7% от величины коротковолновой солнечной радиации, поглощаемой атмосферой и поверхностью Земли и равной в среднем 240 вт/м2. Нарушение баланса приходящей и уходящей радиации всего лишь на 1,7% приводит, как видим, к очень серьезным изменениям климата. Это еще один пример высокой степени сбалансированности механизмов жизнеобеспечения экосферы, т.е. ее устойчивости.Деятельность человека за последние 200 лет, и в особенности после 1950 г., привели к продолжающемуся и в настоящее время повышению концентрации в атмосфере газов, обладающих парниковым эффектом (рис. 9). Неизбежно последовавшая за этим реакция атмосферы заключается в антропогенном усилении естественного парникового эффекта. Суммарное антропогенное усиление парникового эффекта оценивается, по состоянию на 1995 г., величиной +2,45 ватт/м2 (Международный Комитет по изменению климата ІРСС). Парниковый эффект каждого из таких газов зависит от трех основных факторов:
   а) ожидаемого парникового эффекта на протяжении ближайших десятилетий или веков (например, 20, 100 или 500 лет), вызываемого единичным объемом газа, уже поступившим в атмосферу, по сравнению с эффектом от углекислого газа, принимаемым за единицу;
   б) типичной продолжительности его пребывания в атмосфере, и
   в) объема эмиссии газа.
   Комбинация первых двух факторов носит название “Относительный парниковый потенциал” и выражается в единицах от потенциала СО2. Она является удобным показателем текущего состояния парникового эффекта и используется в международных дипломатических переговорах. Относительная роль каждого из парниковых газов весьма чувствительна к изменению каждого фактора и к их взаимозависимости, и потому определяется весьма приближенно.

 Рис. 9. Средняя месячная концентрация углекислого газа в атмосфере за 1957-1993 гг. на Гавайских островах (Mayна Лоа) и Южном полюсе

Рис. 9. Средняя месячная концентрация углекислого газа в атмосфере за 1957-1993 гг. на Гавайских островах (Mayна Лоа) и Южном полюсе

   Основные особенности газов с парниковым эффектом в атмосфере по состоянию в основном на 1994 г. приведены в табл. 6.

Таблица 6. Основные особенности газов с парниковым эффектом  

Газ
  

Концентрация, частей на миллиард
  

Прирост концентрации, % за год

Относительный парниковый потенциал газа на ближайшие 20 лет

Продолжительность существования в атмосфере, гг.
  

Антропогенное усиление парникового эффекта, ватт/м2
  

Диоксид углерода, С02
  

358000
  

0,4
  

1
  

50-200
  

1,56
  

Метан, 
СН4
  

1720
  

0,6
  

12
  

12-17
  

0,47
  

Оксид азота, N20
  

312
  

0,25
  

290
  

120
  

0,14
  

Хлорфтор-углероды*
  

0,1-0,3
  

0-5
  

300-8000
  

12-50
  

0,15
  

   * Данные взяты для наиболее типичных для 1995 г. веществ, как используемых, так и запрещенных к использованию, но еще находящихся в атмосфере.

 
< Пред.   След. >