Причины появления, последствия и меры по снижению парникового эффекта

Технологии стремительно развиваются, и негативное влияние человека на природу с каждым годом только усиливается в глобальном масштабе. Выбросы токсичных газов на заводах, при сжигании нефти и угля увеличиваются, а озоновый слой быстро разрушается. Сейчас, когда экологические показатели с каждым годом ухудшаются, важно понимать, что такое парниковый эффект, каковы причины и последствия его образования и усиления.

История исследований

Впервые идея о существовании парникового эффекта была выдвинута в 1824 году французским физиком Жан-Батистом Фурье. Согласно его расчетам, было обнаружено, что планета, похожая на Землю по размеру и удаленности от Солнца, но без озонового слоя, должна иметь гораздо более низкую температуру (примерно на 33 ℃ ниже). Ученый пришел к выводу, что атмосфера Земли прозрачна для солнечного излучения и удерживает значительную часть инфракрасного излучения Земли, которое вызывает повышение температуры планеты. Это явление повышения температуры на поверхности земли получило название парникового эффекта.

Тот факт, что парниковый эффект зависит именно от содержания углекислого газа в атмосфере, открыл в 1859 году английский физик Джон Тиндалл. Он отметил, что инфракрасное излучение задерживают только пары воды и углекислый газ, а с кислородом и азотом этого не происходит. Так родилась теория о взаимосвязи между количеством углекислого газа и повышением температуры. Тиндаль предположил, что таяние и образование ледников может быть связано с изменениями концентрации CO2 в атмосфере.

В 1896 году шведский ученый Сванте Аррениус предположил, что на состав атмосферы повлиял антропогенный фактор. То есть вредит атмосфере именно деятельность человека. Он проанализировал количество и состав выбросов от сжигания топлива на промышленных предприятиях и пришел к выводу, что критические изменения температуры произойдут примерно через 3000 лет. Однако через 10 лет он повторил расчеты и заметил, что выбросы CO2 значительно увеличились в этот период, поэтому Аррениус выдвинул новую гипотезу: через несколько сотен лет повышение температуры будет очень заметным.

Интересный факт: на ранних этапах исследования изменения климата и наличия парникового эффекта никто не воспринимал всерьез. Коллеги по науке отказались верить предоставленным данным, а широкая публика ничего об этом не знала.

Следующий этап исследований состоялся лишь сорок лет спустя, в 1930-х годах. Австралийский инженер Гай Стюарт Каллендер собирал данные об изменениях в уровнях углекислого газа более сорока лет и понял, что примерно такое же количество газа было выброшено из-за промышленной деятельности за это время. Затем он проанализировал изменения температуры за это время. Его работа была первой, где не было спекуляций, но он утверждал, что глобальное потепление уже происходит, и причиной этого стали выбросы углекислого газа в результате деятельности человека. Никто не поддержал идеи Каллендера.

Снова был перерыв на 20 лет. Только в 1950-х годах произошел новый прорыв в изучении изменения климата в теплице, когда английский ученый Гилберт Пласс возобновил свои исследования Аррениуса. В его распоряжении было финансирование от ВМС США и появляющиеся новые вычислительные компьютеры. Исследование Plass примечательно не только тем, что связывает изменение климата с промышленными выбросами, но и тем, что благодаря им проблема широко распространилась среди американского населения. Люди начали говорить об этой проблеме как о заслуживающей внимания, что стимулировало финансирование новых исследований.

Впоследствии все больше и больше ученых начали изучать потепление, вызванное увеличением содержания углекислого газа в атмосфере. Известно, что не только СО2, но и другие газы способствуют глобальному потеплению. Опубликована работа, подтверждающая негативное влияние парниковых газов на Мировой океан. Методы исследования разработаны и отточены.

На сегодняшний день мировое научное сообщество пришло к единому выводу: деятельность человека негативно и очень сильно влияет на состояние окружающей среды и вызывает глобальное потепление. Ледники мира тают, а уровень Мирового океана повышается с каждым годом. Среднегодовая температура постоянно повышается. Ученые призывают правительства всех стран инвестировать в альтернативную энергетику и изучить способы устранения этой проблемы.

Природа парникового эффекта

Парниковый эффект на нашей планете возникает из-за того, что из-за высокого содержания углекислого газа атмосфера поглощает инфракрасное излучение планеты. Проще говоря, Земля нагревается солнечными лучами, но не может остыть, потому что тепло удерживается атмосферой. Тепло не может уйти в космическое пространство из-за газов, которые не позволяют ему проходить. Следовательно, температура на поверхности планеты повышается. И чем больше парниковых газов в атмосфере, тем теплее будет планета.

Важно: проблема не в том, что парниковый эффект существует в принципе. Он присутствовал на протяжении всего существования Земли, и именно благодаря этому возникновение жизни стало возможным. Проблема в резком изменении состава атмосферы и сильном потеплении. Ни человечество, ни животный мир не смогут адаптироваться к такому стремительному изменению климата.

Принцип парникового эффекта аналогичен принципу теплицы. Солнечные лучи беспрепятственно проникают сквозь пленку в теплицу, нагревают воздух и почву. Но тепло не может покинуть теплицу из-за самой пленки. Поэтому внутри конструкции всегда теплее, чем снаружи.

Одно время теория сомневалась, что он был человеком, причастным к возникновению резкого изменения климата, но современные исследования не сомневаются, что именно деятельность человека повлияла на такое резкое и быстрое повышение температуры планеты.

Причины возникновения и усиления

Основными причинами возникновения и усиления парникового эффекта являются наличие парниковых газов в атмосфере и постоянное и быстрое увеличение их количества.

В таблице приведены данные о газах, оказывающих наибольшее влияние на нагрев:

Водяной пар

Водяной пар является самым сильным фактором парникового эффекта и его причин.

Важно: похоже, нет ничего плохого в том, что компания производит водяной пар в результате своей деятельности. Но на самом деле одна тонна водяного пара эквивалентна 360 кг углекислого газа с точки зрения его влияния на парниковый эффект.

Водяной пар, как и другие парниковые газы, непрозрачен для теплового излучения. В настоящее время влияние парообразных выбросов воды в атмосферу сильно недооценивается.

Водяной пар, накапливаясь, нагревает воздух, вызывая испарение воды, в результате чего водяного пара становится еще больше. Когда углекислый газ выбрасывается в атмосферу, температура также повышается, в результате чего вода снова испаряется. Оказывается, водяной пар тесно взаимосвязан с СО2, между ними существует положительная обратная связь, в результате чего оба этих газа совместно влияют на нагрев.

Атомные электростанции являются основными источниками выбросов водяного пара. Атомные электростанции ежегодно производят тысячи миллионов тонн водяного пара.

Углекислый газ

Двуокись углерода — вторая по вероятности причина потепления. Основными потребителями углекислого газа являются океаны и растения мира. Однако при разложении растений выделяется примерно столько же СО2, сколько потребляется.

Причины увеличения количества углекислого газа в атмосфере:

1. Естественные источники:

• Вулканический разряд

• Горение органических соединений в воздухе

• Дыхание живых существ на планете

• Гниющие мертвые растения

• Океанический сброс

• Природные пожары

2. Антропогенные источники:

• Выбросы от станций очистки топлива (уголь, природный газ, нефть)
• Вырубка леса

Метан

Парниковый потенциал метана в 28 раз выше, чем у углекислого газа, но его содержание намного ниже, поэтому окончательное влияние на повышение температуры также примерно в три раза меньше. Однако содержание CH4 с каждым годом растет очень сильно, поэтому в прошлом году количество метана по сравнению с предыдущим годом увеличилось более чем в сто раз.

Источники, из которых метан попадает в атмосферу:

Естественные источники:

• Болота и водоемы, океаны
• Тундра
• Геохимические процессы
• Насекомые (особенно термиты)

Антропогенные источники:

• Свалки
• Рисовые поля
• Животные (в основном коровы)
• Сжигание биомассы
• Добыча угля

Поголовье крупного рогатого скота год от года увеличивается. В процессе переваривания пищи желудок коровы выделяет метан и, в значительных количествах, животноводство очень вредно для окружающей природы.

Интересный факт: один из аргументов тех, кто просит прекратить использовать животных в пищу, основан на выбросе огромного количества метана от домашнего скота. Спрос на мясо растет, поэтому разводят больше животных, вырубают леса для пастбищ и полей с кормом, а также вносится значительный вклад в разрушение озонового слоя и улучшение парникового эффекта.

Озон

Озон бывает двух типов:

• Стратосферный
• Тропосферный

Стратосферный озон создает озоновый слой, защитный купол от вредного излучения. С другой стороны, приземный озон вреден, и его парниковый эффект составляет четверть от выбросов углекислого газа.

Источники, вызывающие увеличение количества этого ядовитого газа:

Выхлопные газы автомобилей

Промышленные выбросы

Приземный озон токсичен для людей и животных и вызывает респираторные заболевания. Это также вредно для царства растений. ВОЗ признала озон токсичным веществом беспорогового действия, то есть любое его количество вредно для человека.

Окись азота

Парниковый потенциал оксида азота почти в триста раз больше, чем CO2. Этот газ активно уменьшает озоновый слой. Оксид азота содержится в очень низких концентрациях, но любое увеличение его количества значительно увеличивает парниковый эффект.

Технологические причины образования оксида азота:

Выбросы автомобилей (80%)

Нефтяная и коксохимическая промышленность

Цветная металлургия

Фреон

Парниковая активность этого газа превышает аналогичный показатель углекислого газа в 1500-8500 раз. Фреон распадается на части под действием ультрафиолетового излучения в атмосфере и начинает реагировать с озоном. Происходящая реакция способствует разрушению озонового слоя.

Источники фреона:

• Аэрозоль
• Холодильники
• Кондиционеры

Возможные последствия эффекта

Парниковый эффект негативно влияет как на человека, так и на природу в целом. Последствия глобального парникового эффекта будут огромными, и некоторые из них уже начинают проявляться. Ледники тают, уровень моря повышается, и дикая природа страдает.

Воздействие на климат Земли

Современные ученые даже не ставят вопрос о том, полезен или вреден парниковый эффект. Ответ очевиден: нарастает проблема парникового эффекта, необходимы срочные меры.

Последствия для климата Земли:

• Изменение климата вредно для многих видов животных. Они не могут адаптироваться к такому резкому повышению температуры и вымирают. Это приводит к истощению видов фауны. Ожидается исчезновение 40% видов животных.
• Ледники тают. По этой причине ученые обещают повышение уровня воды в Мировом океане на 10 см за 25 лет. Вроде бы немного, но такие изменения уменьшают количество земли и разрушают прибрежные территории.
• Если температура значительно повысится в течение следующих 200 лет, вода может начать испаряться и нагреваться. С повышением температуры воды многие подводные существа просто не выживут.
• Изменения режима и равномерности выпадения осадков. В некоторых регионах количество осадков уже крайне низкое, а периоды засухи будут только увеличиваться.

Воздействие на человека

Рассмотрим, какие последствия парниковый эффект может иметь для человека. Человек, как и животные, не может быстро адаптироваться к столь резкому перепаду температуры. Это приведет к заболеванию, увеличению распространения вирусных инфекций и смерти от обезвоживания. Во многих регионах мира уже существуют проблемы нехватки питьевой воды, которые со временем только усилятся.

Меры по снижению парникового эффекта

Перечислим меры, которые предлагают ученые всего мира для решения такой сложной проблемы:

Увеличить количество зеленых насаждений

Это самый выгодный вариант для планеты. Посадка деревьев не только приведет к тому, что растения будут перерабатывать значительно больше выбросов углекислого газа, но и обеспечат домом для огромного количества животных, защищая их от исчезновения.

Снижение различных выбросов

Поскольку основными источниками парниковых газов являются промышленные отходы от сжигания топлива, необходимо максимально отказаться от этого метода производства электроэнергии.

В 2005 году вступил в силу Киотский протокол, который обязывает нас сокращать выбросы парниковых газов. Протокол подписали 192 страны. Суть этого документа — снизить уровень парниковых газов в атмосфере до уровня, при котором не будет глобальных негативных последствий.

Важно: не все страны экономически развиты одинаково, поэтому Киотский протокол обязывает страны с разным уровнем развития соответствовать разным требованиям.

Использование альтернативных источников энергии

В настоящее время активно развивается солнечная энергетика, использование воды и воздуха для производства энергии, но эти технологии внедряются медленно и только в развитых странах.

Некоторые страны также отказываются от автомобилей, работающих на топливе, в пользу электромобилей. Такой подход эффективен, но повсеместное использование альтернативных источников энергии требует очень больших инвестиций со стороны государства. Не все страны достаточно экономически развиты, чтобы позволить себе такие изменения.

Развитие утилизации отходов

Свалки — тоже огромная проблема. Груды неочищенных отходов гниют и выделяют ядовитые газы, отравляющие воздух, воду и землю. Поэтому переработка мусора — хорошая мера. Во многих странах уже есть предприятия по переработке использованного пластика, стекла, металлов, батарей и электрических устройств. Несомненно, их количество будет только увеличиваться.

Борьба с лесными пожарами

Тушить лесные пожары не всегда удается, так как зачастую невозможно до них добраться из-за удаленности населенных пунктов и колоссальных масштабов стихийного бедствия.

Важно: 90% лесных пожаров вызваны деятельностью человека. Люди сжигают сухую траву, оставляют костры нетронутыми, а иногда и намеренно поджигают лес.

Национальные правительства вводят меры наблюдения. Они включают:

• Патрулирование территории на предмет поджогов или природных пожаров
• Управление вертолетом
• Обустройство вышек с руководящим составом
• Установка видеонаблюдения

Другие эффективные меры

К другим методам борьбы с глобальным потеплением относятся: сокращение отходов, повышение энергоэффективности, разработка новых методов борьбы с потеплением и внедрение мер по энергосбережению.

Текущее состояние климата и прогнозы на будущее

Изменение климата уже видно. Летом невыносимо жарко, а зимой слишком низкая температура или нет снега и холода. Многие регионы переживают продолжительные периоды засухи или, наоборот, наводнений и наводнений. С 2000 года частота стихийных бедствий увеличилась на 46%. Средняя годовая температура повышается.

Все глобальные климатические модели буквально кричат ​​о надвигающейся катастрофе и опасности парникового эффекта. Прогнозы пессимистичны. Если глобальная ситуация с выбросами газов не изменится, 500 000 человек будут умирать в год из-за ухудшения качества продуктов питания.

Меры по снижению парникового эффекта очень дороги и трудозатратны, поэтому многие правительства не торопятся с этим. Но проблема глобального потепления слишком важна, поэтому необходимо действовать сейчас.