Причины и последствия парникового эффекта

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ВОРОНЕЖСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет географии, геоэкологии и туризма

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад по экологии

На тему: «Причины возникновения и последствия  парникового эффекта»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подготовил: студент 3 к. 1 гр. Ваш А.А.

Проверил: преподаватель Иванова Е.Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Воронеж 2012

 

Введение

 

Основным источником энергии, поддерживающим жизнь на Земле, является солнечная радиация - электромагнитное излучение Солнца, проникающее в  земную атмосферу. Солнечная энергия  поддерживает также и все атмосферные  процессы, которые определяют смену  сезонов: весна-лето-осень-зима, а также изменения погодных условий.

Около половины солнечной  энергии приходится на видимую часть  спектра, которую мы воспринимаем как  солнечный свет. Эта радиация достаточно свободно проходит через земную атмосферу  и поглощается поверхностью суши и океанов, нагревая их. Но ведь солнечная  радиация поступает на Землю ежедневно  в течение многих тысячелетий, почему же в таком случае Земля не перегревается  и не превращается в маленькое  Солнце?

Дело в том, что и  земля, и водная поверхность, и атмосфера  в свою очередь тоже испускают  энергию, только уже в несколько  иной форме - как невидимое инфракрасное, или тепловое, излучение.

В среднем же достаточно длительное время в космическое  пространство уходит ровно столько  энергии в виде инфракрасного  излучения, сколько ее поступает  в виде солнечного света. Таким образом, устанавливается тепловое равновесие нашей планеты. Весь вопрос в том, при какой температуре установится  это равновесие. Если бы атмосферы  не было, средняя температура Земли  составляла бы -23 градуса. Защитное действие атмосферы, поглощающей часть инфракрасного  излучения земной поверхности, приводит к тому, что в действительности эта температура составляет +15 градусов. Повышение температуры -  следствие  парникового эффекта в атмосфере, который усиливается с увеличением  количества углекислого газа и водяного пара в атмосфере. Эти газы лучше  всего поглощают инфракрасную радиацию.

В последние десятилетия  в атмосфере все больше и больше увеличивается концентрация углекислого  газа. Это происходит от того, что  с каждым годом увеличиваются  объемы сжигания ископаемого топлива  и древесины. Вследствие этого средняя  температура воздуха у поверхности  Земли повышается примерно на 0,5 градуса  за столетие. Если нынешние темпы сжигания топлива, а значит, и повышение  концентрации парниковых газов сохранятся и в дальнейшем, то, по некоторым  прогнозам, в следующем столетии ожидается еще большее потепление климата. [3]

 

Причины возникновения  парникового эффекта

 

Еще в 1827 году французский  физик Жозеф Фурье предположил, что атмосфера земли выполняет функцию своего рода стекла в теплице: воздух пропускает солнечное тепло, не давая ему при этом испариться обратно в космос. И он был прав. Этот эффект достигается благодаря некоторым атмосферным газам второстепенного значения, каковыми являются, например, водяные испарения и углекислый газ. Они пропускают видимый и «ближний» инфракрасный свет, излучаемый солнцем, но поглощают «далекое» инфракрасное излучение, имеющее более низкую частоту и образующееся при нагревании земной поверхности солнечными лучами. Если бы этого не происходило, Земля была бы примерно на 30 градусов холоднее, чем сейчас, и жизнь бы на ней практически замерла.

Исходя из того, что «естественный» парниковый эффект – это устоявшийся, сбалансированный процесс, вполне логично  предположить, что увеличение концентрации «парниковых» газов в атмосфере  должно привести к усилению парникового  эффекта, который в свою очередь  приведет к глобальному потеплению климата. Количество СО₂ (углекислоты) в атмосфере неуклонно растет вот уже более века из–за того, что в качестве источника энергии стали широко применяться различные виды ископаемого топлива (уголь и нефть). Кроме того, как результат человеческой деятельности в атмосферу попадают и другие парниковые газы, например метан, закись азота и целый ряд хлорсодержащих веществ. Несмотря на то, что они производятся в меньших объемах, некоторые из этих газов куда более опасны с точки зрения глобального потепления, чем углекислый газ. [5]

Сегодня уже мало кто из ученых, занимающихся этой проблемой, оспаривает тот факт, что деятельность человека приводит к повышению концентрации парниковых газов в атмосфере. По мнению Межправительственной комиссии по изменению климата, «увеличение концентрации парниковых газов приведет к разогреву нижних слоев атмосферы и поверхности земли... Любое изменение в способности Земли отражать и поглощать тепло, в том числе вызванное увеличением содержания в атмосфере тепличных газов и аэрозолей, приведет к изменению температуры атмосферы и мировых океанов и нарушит устойчивые типы циркуляции и погоды». [4]

Суть  парникового эффекта состоит  в следующем: Земля получает энергию  от Солнца, в основном, в видимой  части спектра, а сама излучает в  космическое пространство, главным  образом, инфракрасные лучи.

Однако  многие содержащиеся в ее атмосфере  газы - водяной пар, СО2, метан, закись азота и т. д. - прозрачны для видимых лучей, но активно поглощают инфракрасные, удерживая тем самым в атмосфере часть тепла. [5]

Основными парниковыми  газами являются углекислый газ, водяной пар, метан, озон, галоуглероды, оксид азота и др.

Источниками углекислого газа в атмосфере Земли являются вулканические выбросы, жизнедеятельность организмов, деятельность человека. Антропогенными источниками является сжигание ископаемого топлива, сжигание биомассы (в т. ч. сведение лесов), некоторые промышленные процессы (например, производство цемента). Основными потребителями углекислого газа являются растения. В норме биоценоз поглощает приблизительно столько же углекислого газа, сколько и производит (в т. ч. за счет гниения биомассы).

Водяной пар — основной естественный парниковый газ. Прямое антропогенное воздействие на этот источник незначительно. В то же время, увеличение температуры Земли, вызванное другими факторами, увеличивает испарение и общую концентрацию водяного пара в атмосфере при практически постоянной относительной влажности, что, в свою очередь, повышает парниковый эффект. Таким образом, возникает некоторая положительная обратная связь. С другой стороны, облака в атмосфере отражают прямой солнечный свет, тем самым увеличивая альбедо Земли, что несколько уменьшает эффект.

Метан - один из важных «парниковых» газов. Содержание метана в атмосфере за последние 100 лет удвоилось. Основным источником поступления метана в атмосферу Земли является естественный процесс анаэробного брожения, имеющий место во влажных рисовых производствах, в животноводстве, на полях очистки сточных вод, в разложении городских и жилищно-коммунальных стоков, в процессах гниения и разложения органических веществ в свалках бытового мусора и др. Нефтяное загрязнение поверхности суши и Мирового океана также вносит свой существенный вклад в увеличение свободного метана в атмосфере нашей планеты.

Оксид азота образуется во многих технологических процессах современного сельскохозяйственного производства (например, при образовании и использовании органических удобрений), а также в результате сжигания всё возрастающих объёмов различного топлива.

Причина быстрого роста количества парниковых газов очевидна, - человечество сейчас сжигает за день столько ископаемого  топлива, сколько его образовывалось за тысячи лет в период образования  месторождений нефти, угля и газа. От этого «толчка» климатическая  система вышла из «равновесия» и  мы видим большее число вторичных  негативных явлений: особо жарких дней, засух, наводнений, резких скачков погоды, причем именно это и наносит наибольший урон. [4]

Согласно  прогнозам исследователей, если ничего не предпринимать, мировые выбросы CO2 в течение ближайших 125 лет вырастут вчетверо. Но нельзя забывать и о  том, что значительная часть будущих  источников загрязнения еще не построена. За последние сто лет температура  в северном полушарии увеличилась  на 0,6 градуса. Прогнозируемый рост температуры в следующем столетии составит от 1,5 до 5,8 градусов. Наиболее вероятный вариант - 2,5-3 градуса. [1]

Однако  изменения климата - это не только повышение температуры. Изменения  касаются и других климатических  явлений. Не только сильная жара, но и сильные внезапные заморозки, наводнения, сели, смерчи, ураганы объясняют  эффектами глобального потепления. Климатическая система слишком  сложна, чтобы ожидать от нее равномерного и одинакового изменения во всех точках планеты. И главную опасность  ученые видят сегодня именно в  росте отклонения от средних значений - значительных и частых колебаний  температуры. [2]

 

 

 

Последствия парникового эффекта

 

 

Предположения, что последствиями хозяйственной  деятельности человека могут стать  значительные изменения климата, впервые  были высказаны в конце XIX - начале XX в. В 1922 г. английский геолог Р.Шерлок выдвинул идею, что эти изменения напрямую связаны с увеличением содержания углекислого газа в атмосфере и, следовательно, с возрастающими масштабами использования ископаемого горючего топлива. Главным следствием усиления парникового эффекта является повышение приземной температуры, которое устойчиво наблюдается в последние десятилетия. В 1988 г. в Торонто состоялась первая Международная конференция по проблеме антропогенного изменения климата. Ученые пришли к выводу, что последствия усиления парникового эффекта из-за роста содержания в атмосфере углекислого газа уступают лишь последствиям мировой ядерной войны. Тогда же при Организации Объединенных Наций была образована Межправительственная группа экспертов по проблемам изменения климата - МГЭИК (IPCC-Intergovernmental Panel on Climate Change), которая занялась всесторонним изучением влияния повышения приземной температуры из-за усиления парникового эффекта на климат, экосистему Мирового океана, биосферу в целом, в том числе на жизнь и здоровье населения планеты. По данным экспертов ООН, к 2025 г. повышение среднегодовой температуры у поверхности Земли может составить 2,5 °С, а к концу столетия - почти 6 °С. Это приведет к нарушению природных механизмов поддержания теплового баланса планеты и необратимо превратит Землю в раскаленный ад, подобный Венере. [4]

Иногда  можно услышать, что глобальное потепление выгодно России, поскольку она  – «холодная страна». На самом  деле это не так. Если, например, для  Москвы температурный разброс составляет от -35 до +37 °С, то повышение температуры на 2 градуса не означает, что амплитуда колебаний станет от -33 до +39 °С. По расчетам климатологов, при этом минимальная температура станет еще меньше, а максимальная еще выше: амплитуда московской температуры станет где-то от -40 до +40 °С. Среди важнейших проблем, связанных с усилением парникового эффекта и потеплением климата, приоритетной является повышение уровня Мирового океана за счет таяния материковых ледников и морских льдов, теплового расширения океана. Подъем уровня моря - уже реальный факт. За прошедшее столетие уровень Мирового океана повысился, по разным оценкам, на 10-25 см (главным образом в последнюю четверть XX века), к 2025 г. возможно повышение уровня Мирового океана еще на 20-30 см, а к концу наступившего столетия - на 1-2 м. В докладе IPCC на заседании в Шанхае (январь 2001 г.) отмечено, что за последние десять лет толщина ледового покрова в Северном Ледовитом океане сократилась на 40%, происходит интенсивное разрушение ледовых щитов Антарктиды и Гренландии. Из-за таяния гренландских и арктических льдов происходит замедление течения Гольфстрима, несущее миллионы миллиардов ватт тепла из тропиков, согласно исследованиям американских ученых уже сейчас сила потока уменьшилась на 10%. Исчезновение Гольфстрима приведет к существенным изменениям климата Северной Атлантики: у побережья Британии температура может понизиться на 5 °С, в других районах среднегодовая температура упадет на 10 °С. Прямое воздействие повышения уровня Мирового океана - перемещение береговой линии. В результате таяния льдов под водой окажутся многие прибрежные районы и острова, вторжение фронта соленых морских вод в пресноводные реки вызовет засоление пресноводных прибрежных акваторий. Все эти процессы глубоко затронут человеческое общество, особенно густонаселенные приморские районы. Подъем уровня воды вызовет затопление многих приморских городов, ухудшатся условия их водоснабжения, серьезно пострадают места нерестилищ рыб. Подсчитано, что повышение уровня океана на 1 м повлечет за собой колоссальные потери людских и материальных ресурсов. Сотни миллионов людей на земном шаре вынуждены будут мигрировать из прибрежных зон, дельт рек и с островов. Потепление приведет к высвобождению метана, находящегося в зоне вечной мерзлоты в виде гидрата метана (твердое соединение кристаллов воды и поглощенного под давлением газообразного метана), таянию грунтов. Это создаст угрозу дорогам, строениям и коммуникациям, в том числе газо- и нефтепроводам, буровым установкам и т. п., ухудшит состояние лесных массивов на вечной мерзлоте. Произойдут существенные изменения природных процессов в биосфере: нарушение круговоротов главных биогенных элементов; изменение характера облачности и, как следствие, климатические изменения; изменение распределения осадков по регионам; смещение климатических зон и, в частности, расширение зон пустынь; нарушение биологических ритмов развития растений и длительные периоды неурожаев главных сельскохозяйственных культур. Изменение средней приземной температуры приведет к перестройке биоты - всей системы живых организмов Земли - и будет сопровождаться такими аномальными явлениями, как распространение болезней, вредителей, так называемых видов-гангстеров. Частично такие процессы уже начались: от короедов гибнут еловые леса Нечерноземья. Разбалансировка системы регуляции климата проявляет себя в виде учащения и усиления аномальных погодных явлений, таких, как штормы, ураганы и торнадо, наводнения и цунами. Исследования показали, что в 2004 г. в мире произошло в два раза больше катаклизмов, чем предсказывали ученые. Проливные дожди над Европой сменились засухой. Летом этого же года температура в ряде европейских стран достигала 40 °С, хотя обычно максимальная температура не превышает 25-30 °С. И, наконец, 2004 год закончился сильнейшим землетрясением в Юго-Восточной Азии (26 декабря), породившим цунами, в результате которого погибли сотни тысяч человек. [3]

Изменения климата могут нанести миру ущерб  в сотни миллиардов долларов, если не будут приняты срочные меры по сокращению выбросов парниковых газов. Достаточно серьезны социальные последствия  изменения климата для России. В ряде регионов России участились засухи, изменился паводковый режим, увеличиваются площади заболоченных земель, сокращаются зоны уверенного земледелия. Все это наносит значительный урон относительно бедным слоям населения, связанным с аграрным сектором. [4]

Главная проблема это повышение  уровня Мирового океана. При очень  значительном потеплении катастрофически  начнет сокращаться (примерно в 3 - 5 раз) площадь горного оледенения, в  Арктике уменьшатся площадь и  толщина морских льдов, начнут таять  материковые ледники Гренландии и Антарктиды.

Поднятие уровня океана, даже незначительное, может иметь  весьма негативные экологические и  социально - экономические последствия: Будут затоплены приморские равнины, ухудшится водоснабжение прибрежных районов. Если же уровень океана повысится  существенно, будут затоплены значительные участки суши и ущерб будет  огромным. Подсчитано, что при подъёме  уровня мировых вод на 1м будет  затоплено 20% территории Бангладеш, сельскохозяйственные земли Египта, некоторые крупные  города Китая, катастрофическим наводнениям  подвергнется Венеция. [5]

Потепление климата, скорее всего, благоприятно отразится на растительности, в частности на лесных экосистемах  и сельском хозяйстве. При этом потеплении изменится и режим атмосферных  осадков в сторону их увеличения, что также улучшит условия  произрастания растений во многих регионах. Специалисты предполагают, что при  повышении температуры воздуха  на 1 ^оС количество осадков над континентами в среднем возрастёт на 10%.

Повышение концентрации СО₂ в атмосфере может увеличить интенсивность фотосинтеза и, значит, способствовать росту и развитию растений.

Увеличение концентрации диоксида углерода в атмосфере может  оказать благоприятное воздействие  на урожайность многих сельскохозяйственных культур.

Глобальное потепление климата  может привести к изменению структуры  и местоположения биомов Земли. Учёными  на основе исследований составляются прогнозы изменения растительных природных  зон при увеличении температуры  на 1,4 ^оС (2000 год) и на 2,2 ^оС (к 2025 году). Согласно этому прогнозу учёных, при глобальном потеплении будет наблюдаться существенное уменьшение площадей наших тундры и лесотундры - более чем в 2 раза при потеплении на 1,4 ^оС и более чем в 6 раз при повышении температуры на 2,2 ^оС. При этом будут изменяться природные зоны. [2]