Зміни теплового балансу

Різноманітний техногенний вплив на тепловий баланс земної поверхні і атмосфери має ненавмисний характер і є побічним результатом господарської діяльності. Техногенні енергетичні чинники можна розділити на чотири групи.

1. Перетворення підстилаючої (субаеральної) поверхні. Сюди слід віднести вирубування лісів, створення оазисів, осушення боліт, створення водосховищ і штучних покриттів у містах, запилення поверхні снігу і льоду, утворення нафтової плівки в океанах та ін. Усі ці чинники впливають на радіаційний і тепловий баланс через зміну відбивної здатності і випаровування. Локальний, рідше регіональний (на нижніх ступенях) ефект буває досить істотним, наприклад, оазисів, що вже наводився. Створення водосховищ приводить до деякого збільшення радіаційного балансу, причому в гумідних районах основна частина цього приросту витрачається на турбулентний обмін з атмосферою, а в аридних – на випаровування. Осушувальні меліорації ведуть до збільшення потоку тепла від земної поверхні в атмосферу. У містах на тепловий режим впливає різке скорочення випаровування і акумуляція сонячного тепла каменем, бетоном, цеглою, асфальтом.

2. Викиди тепла в атмосферу у результаті виробництва енергії. Вся енергія, що виробляється, врешті решт перетворюється на тепло і розсіюється в просторі, причому не менше 2/3 енергії, що міститься в споживаному паливі, не використовується у виробництві через низький ККД і безпосередньо йде в атмосферу у вигляді тепла. Одним із джерел тепла служить нагріта вода, використовувана для охолоджування на теплових і атомних електростанціях. Глобальний ефект всього техногенного тепла може бути виражений підвищенням середньої температури повітря біля земної поверхні приблизно на 0,01°С, але в розвинених індустріальних країнах і районах цей ефект повинен бути значно сильнішим. У великих містах кількість тепла, що викидається в атмосферу, дорівнює величині сумарної сонячної радіації або навіть перевищує її.

3. Збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері. Роль цього чинника служить предметом дискусій. Багато авторів надають йому особливо велике значення, оскільки він повинен підсилювати парниковий ефект і, отже, вести до прогресивного підвищення температури повітря в глобальних масштабах. Проте цей процес повинні супроводжувати деякі процеси з протилежним температурним ефектом (зокрема, зміна хмарності). Крім того, до цього часу відсутні надійні способи кількісної оцінки балансу СО₂ в атмосфері.

4. Збільшення вмісту аерозолю в атмосфері. Запорошеність повітря сприяє утворенню хмар і підвищує величину відбитої сонячної радіації, але в той же час пилові частинки поглинають довгохвильове випромінювання і тим самим підсилюють парниковий ефект. Співвідношення цих протилежних тенденцій ще не досить зрозуміле.

Сумарний тепловий ефект техногенних чинників найвідчутніше виявляється в локальних масштабах, особливо в містах, де діють всі чотири групи чинників, причому визначальне значення має безпосередній викид тепла. У результаті середні річні температури у великих містах на 1-2°С вище, ніж на околицях, зимові можуть бути вищими на 6-7°С, а мінімальні – на ще більшу величину. Постійне надходження техногенного тепла в атмосферу повинне було б викликати підвищення температури повітря у великих містах на десятки градусів, але циркуляція повітряних мас рятує міста від перегріву і згладжує локальні контрасти в тепловому балансі. Але тим самим кумулюється дія окремих техногенних вогнищ, і створюється глобальний ефект.

Існують припущення, згідно з якими при сучасних темпах зростання виробництва енергії через 150 років середня температура може підвищитися більш ніж на 3°С, що приведе до танення льодовикових покривів і підвищення рівня Світового океану. Проте подібні прогнози поки ненадійні, оскільки кількісна оцінка різних складових техногенної дії на тепловий баланс дуже неточна і часто суперечлива; механізм виникаючих при цьому атмосферних процесів, зокрема зворотних зв’язків, не вивчений; нарешті, ми ще погано знаємо характер кліматичних коливань, що відбуваються через природні причини, унаслідок цього важко відділити техногенний внесок у тенденції зміни терміки атмосфери.