Парниковый эффект и парниковые газы. Радиационный баланс. Роль человека в современных изменениях климата и деятельность по предотвращению их последствий.

С. Аррениус открыл парниковый эффект атмосферы.

Парниковый эффект – подъем температуры на поверхности планеты в результате тепловой энергии, которая появляется в атмосфере из-за нагревания газов. Основные газы, которые ведут к парниковому эффекту на Земле – это водяные пары и углекислый газ.

 

Благодаря парниковому эффекту (greenhouse effect) средняя для всего земного шара температура у поверхности земли +15, тогда как в его отсутствие она была бы –23.

• Все парниковые газы составляют лишь 2% от массы атмосферы.

• Из этого количества молекулы воды составляют 97.5%, а СО₂ 2.4%

• Без этих двух газов средняя температура поверхности Земли была бы -18С, а не +14С

Антропогенный рост концентрации в атмосфере парниковых газов приводит к повышению приземной температуры и изменению климата. Список парниковых газов, подлежащих ограничению в рамках Рамочной Конвенции ООН об изменении климата (1992) определен в Приложении "А" к Киотскому протоколу (подписан в Киото (Япония) в декабре 1997 года 159 государствами) и включает двуокись углерода (CO2) и метан (CH4), закись азота (N2O), перфторуглероды (ПФУ), гидрофторуглероды (ГФУ) и гексафторид серы (SF6).

Существующие концентрации парникового газа определяют, каков будет эффект от прибавления новых молекул этого газа.

Фреоны – линейный эффект, закись азота и метан – как Х0.5 СО2 – как логарифм Х, для паров воды – почти нет эффекта.

Климат зависит от внутренних физико-химических процессов (горообразование, движение материков и поднятия моря) и радиационного баланса Земли. Земля не только получает солнечное тепло, она и отдает его путем излучения. Разность между приходом и расходом лучистой энергии Солнца называется радиационным балансом. Радиационный баланс Земли в целом определяется разницей количества приходящего коротковолнового солнечного излучения (0.15 – 4 мкм) и исходящего длинноволнового (3-100 мкм)

Величина радиационного баланса земной поверхности определяется уравнением:

R=Q(1-a)-I

где Q — суммарная солнечная радиация, приходящаяся на единицу горизонтальной поверхности; а — отражательная способность земной поверхности для коротковолновой радиации; I — эффективное излучение, равное разности собственного излучения земной поверхности и противоизлучения атмосферы.

Факторы радиационного баланса:

• Парниковые газы: прямые и опосредованные эффекты (единицы – сотни млн. лет)

• Солнечная активность (единицы – сотни млн. лет)

• Изменения характера движения Земли вокруг Солнца: циклы Миланковича (десятки- сотни тыс. лет)

• Вулканизм и аэрозоли (единицы – сотни лет)

• Активность человека и биоты

Увеличение парникового эффекта ведет к глобальному потеплению.

Доказательства антропогенной причины роста парникового эффекта:

1. Рост начался в техногенную эпоху

2. Техногенная эмиссия росла параллельно

3. По росту доли легких изотопов С¹³ и С¹² в атмосфере (ими обогащено ископаемое топливо)

4. Есть антропогенные выбросы (фреоны) которые растут параллельно с увеличением концентрации СО₂, метана и оксидов азота в атмосфере

 

 

 

Стратегии борьбы с приростом парниковых газов (ПГ) в атмосфере:

Через снижение эмиссии ПГ и через увеличение стока ПГ:

- Ограничение эмиссии ПГ запрет применения - Лесовосстановление и фреонов лесоразведение, залужение

- Прекращение сведения лесов и борьба с пожарами-консервация бореальных болот

- Энергосбережение

- Консервация природных ископаемых

- Альтернативные источники энергии и технологии

26.

27. Основные виды негативного воздействия человека на биосферу. Глобальные экологические проблемы.

Основные виды негативного воздействия человека на биосферу:

1. Сокращение площадей, занятых лесами, степями и другими природными экосистемами в пользу сельхозугодий.

За год человек на Суше изымает первичной продукции в сумме 11.54 Гт углерода, или 20.32% всей ее годовой чистой первичной продукции (NPP)

Производство пищи требует изъятия в год 4.09 Гт углерода, а использование растений в качестве топлива примерно столько же - 4.31 Гт, остальное – строительство, и проч.

В развитых странах (15% всего населения) потребление энергии и ресурсов в 50-60 раз выше, чем в наиболее бедных развивающихся (!).

Рост потребления ресурсов планеты связан не столько с демографическим проблемами человечества, сколько с увеличением потребления на душу населения за счет роста технологических возможностей потребления.

1. Глобальное потепление, вызванное, помимо естественных причин, выбросами парниковых газов при сжигании ископаемого топлива и активном землепользовании.
2. Эвтрофикация(чрезмерное увеличение содержания биогенных элементов в водоемах, сопровождающееся повышением их продуктивности. Может быть результатом естественного старения водоема, поступления удобрений или загрязнения сточными (в том числе с полей) водами) пресных водоемов и эстуариев в областях плотного поселения людей.

В водной среде (в основном пресной и эстуариях) за счет добавления азота наблюдается повышение продуктивности фитопланктона (эвтрофикация)

1. Загрязнение среды тяжелыми металлами, оксидами азота и серы, техногенные катастрофы; проблемы отходов.
2. Массовое вымирание видов, связанное с уничтожением их местообитаний человеком.
3. Биологические инвазии (внедрение паразитов в организмы) по вине человека. Вторжение на какую-либо территорию или в экосистему не характерного для них биологического вида, которое происходит, в отличие от интродукции, без сознательного участия человека. Порой подобные инвазии могут наносить значительный экономический ущерб и представлять опасность для здоровья людей. Примерами инвазивных видов могут служить: колорадский жук, каштановая минирующая моль, нильский окунь, амброзия, борщевик Сосновского и др.