какие газы относятся к числу парниковых
Парниковый эффект: для чего он нужен и как влияет на изменение климата
Что такое парниковый эффект?
Парниковый эффект — это естественное явление, которое повышает температуру на нашей планете для комфортного существования.
Как он возникает? На нашу планету поступает солнечная радиация, которая нагревает поверхность. Излучение от солнца коротковолновое, поэтому парниковые газы, которые находятся вокруг Земли, свободно пропускают его. Какую-то незначительную часть солнечного света могут отразить обратно аэрозоли, которые находятся вместе с парниковыми газами в атмосфере Земли.
В свою очередь, когда планета нагревается, она отдает тепловую радиацию — инфракрасное излучение (длинные волны). Но так как излучение длинноволновое, то парниковые газы не дают полностью ему улететь в космос. Частично тепловому излучению все же удается обойти парниковые газы, но значительная доля отражается обратно, что и повышает температуру на Земле.
Первым, кто описал парниковый эффект, стал французский ученый Жан-Батист Жозеф Фурье в 1824 году, его же называют автором термина.
Какие на Земле есть основные парниковые газы
Углекислый газ (CO2) — считается важнейшим парниковым газом антропогенного происхождения. Углекислый газ возникает и естественным путем при круговороте углерода, но именно человек увеличил его концентрацию в атмосфере на 47% с момента индустриальной революции. [1]
Закись азота (N2O) образуется при сжигании твердых отходов и ископаемого топлива. Значительная часть N2O идет от сельского хозяйства.
Синтетические химические вещества, например, гидрофторуглероды, галогенированные углеводороды, гексафторид серы и другие синтетические газы. Основной источник — это химическая промышленность.
Озон (O3) — естественным образом встречается в стратосфере и тропосфере Земли и не вызывает значительного парникового эффекта. [2]
Водяной пар — по объему занимает первое место среди всех парниковых газов, однако прямые выбросы водяного пара влияют на парниковый эффект наименьшим образом. [3]
Самый сильный парниковый эффект в Солнечной системе существует на Венере. Атмосфера планеты практически полностью состоит из углекислого газа, поэтому температура на поверхности Венеры достигает 475℃.
Причины парникового эффекта
Земля постоянно получает и отдает энергию. По закону сохранения энергии все это должно пребывать в радиационном балансе. Но человек своими действиями вывел систему из баланса. Когда объем парниковых газов увеличивается, они все чаще и чаще не позволяют теплу покинуть атмосферу Земли. Получается, что даже то инфракрасное излучение, которое когда-то улетало в космос, теперь частично остается с нами — глобальная температура повышается.
Ученые пришли к выводу, что средняя температура на Земле выросла на 1,1℃ с конца XIX века. [5] Разница всего в 4℃ ранее приводила к ледниковым эпохам, поэтому эта цифра не такая уж и маленькая. Сложился научный консенсус, что в резком росте парниковых газов в атмосфере виновата хозяйственная деятельность человека. [6]
Что усиливает парниковый эффект:
Наибольший парниковый эффект вызывает сжигание топлива, его добыча и транспортировка, производство сырья (цемент, сталь и другие металлы), пищевая промышленность, захоронение и сжигание отходов. На них приходится примерно 70% всех глобальных антропогенных выбросов. [7]
Ученые вывели потенциал глобального потепления, который позволяет сравнить климатические эффекты парниковых газов за различные периоды времени. Например, 1 кг метана поглощает тепловое излучение в 84 раза лучше, чем 1 кг CO2, если брать 20-летний период. [8]
У газов разное время жизни, например, у метана оно составляет около 12 лет, у N2O — 114 лет. [9] Часть антропогенных выбросов углекислого газа удаляются из атмосферы в течении нескольких десятилетий, но значительная часть остается в атмосфере вплоть до нескольких тысячелетий.
Последствия парникового эффекта
Изменение температуры прямо пропорционально радиационному воздействию. Ученые уже подсчитали, что если количество CO2 удвоится, это вызовет потепление от 1,5°C до 4,5°C — это так называемая чувствительность климата. Уже сейчас концентрация углекислого газа в 1,5 раза выше доиндустриального уровня. [10]
Некоммерческий исследовательский центр Oxford Economics опубликовал исследование о влиянии глобального потепления на экономику. Ученые взяли за основу показатель оптимальной температуры, при которой люди работают максимально производительно, а сельскохозяйственные культуры дают наибольший урожай. Эксперты определили этот показатель в 15°C. Государства, в которых среднегодовая температура ниже этого значения, могут получить небольшие преимущества от потепления. Страны с более жарким климатом, наоборот, понесут ущерб.
В ходе исследования специалисты из Oxford Economics проанализировали данные о положении в 203 развитых и развивающихся странах и спрогнозировали падение мирового ВВП на 20% к 2100 году. Такой вывод основан на предположении, что средняя температура продолжит расти с такой же скоростью, что и сейчас (примерно на 0,2°C в десятилетие). Выводы специалистов из Oxford Economics подтверждают результаты более раннего исследования, которое в 2015 году опубликовали ученые из Стэнфордского университета и Калифорнийского университета в Беркли.
По мнению экспертов из Oxford Economics, больше всего пострадает экономика Индии: ВВП на душу населения в стране упадет на 90% к 2100 году, если выбросы парниковых газов в атмосферу не снизятся. Специалисты также предположили, каким мог бы быть этот показатель в разных странах, если бы средняя температура была на 1,1°C ниже. Согласно прогнозу, он был бы значительно выше. Например, ВВП на душу населения в Нигерии мог бы быть на 35% больше, чем сейчас.
Пути решения
Существует множество путей решения проблемы, которые можно условно разделить на фантастические и реальные.
К фантастическим относится предложение распылить частички серебра в стратосфере, чтобы те отражали как можно больше солнечного света. Так Солнце не будет нагревать нашу планету, а та в свою очередь меньше будет отдавать тепла. По этой же причине некоторые ученые предлагают искусственно вызывать облака, так как они способны отражать солнечный свет, поступающий на Землю. [11]
Что можно реально делать уже сейчас, чтобы парниковый эффект не навредил нам в будущем:
Парниковые газы
Парниковые газы (greenhouse gases) — это газы с высокой прозрачностью в видимом диапазоне и высоким поглощением в инфракрасном диапазоне. Простыми словами, они пропускают солнечный свет, и при этом задерживают исходящее от земной поверхности тепловое (инфракрасное) излучение.
Их присутствие в атмосфере обеспечивает так называемый парниковый эффект, с которым связана средняя температура на планете. Этот механизм впервые описал математик и физик Жозеф Фурье в 1827 году.
Какие парниковые газы наиболее опасны
Основной парниковый газ в атмосфере Земли — это водяной пар (H2O), ответственный за большую часть (до 70%) парникового эффекта. Еще один газ — озон (O3), защищающий планету от ультрафиолетового излучения Солнца. За их содержание в атмосфере отвечают в основном природные процессы.
Ряд парниковых газов имеют антропогенное происхождение. В результате развития промышленности, энергетики и транспорта их концентрация в атмосфере растет, что приводит к усилению парникового эффекта, повышению средней температуры и изменениям климата.
К таким газам относятся:
Углекислый газ (он же диоксид углерода, CO2). Попадает в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива, твердых отходов, деревьев и других биоматериалов, а также в ходе ряда химических реакций (например, при производстве цемента). На 2015 год на него приходилось 76% парниковых выбросов по всему миру;
Метан (CH4). Выделяется в результате сельскохозяйственной деятельности, при добыче и транспортировке угля, природного газа и нефти, а также в ходе распада органических отходов на свалках. На 2015 год составлял 16% от глобальных парниковых выбросов;
Закись азота (он же оксид азота, N2O). Основные источники — сельское хозяйство, промышленность, сжигание ископаемого топлива и отходов, а также очистка сточных вод. Доля закиси азота в мировых парниковых выбросах на 2015 год — всего 6%, однако парниковая активность у нее почти в 300 раз выше, чем у углекислого газа;
Фреоны (синтетические фтор-, хлор- и бромсодержащие производные метана, этана и других насыщенных углеводородов; обозначаются такими аббревиатурами, как CFC, HFC, HCFC). Выделяются в результате различных промышленных процессов, являются наиболее мощными парниковыми газами (парниковая активность в тысячи раз выше, чем у углекислого газа) и потому крайне опасны даже несмотря на низкую долю в общемировых выбросах (около 2% на 2015 год).
Как регулируются парниковые выбросы
Влияние концентрации отдельных парниковых газов в атмосфере на глобальную температуру стали предметом научных исследований с начала XX века. В 1958 году британский климатолог Чарльз Килинг в обсерватории на вулкане Мауна-Лоа (Гавайи) начал непрерывное наблюдение за содержанием углекислого газа. Данные этих исследований стали одним из первых научных подтверждений антропогенного вклада в современные климатические изменения.
Первым международным документом, направленным на снижение антропогенной нагрузки на атмосферу Земли, стала Рамочная конвенция ООН об изменении климата 1992 года. В 1997 году в дополнение к ней был принят Киотский протокол, обязавший ряд развитых стран и индустриальных государств с переходной экономикой сократить или стабилизировать парниковые выбросы. В 2015-м на смену ему приняли Парижское соглашение по климату, в котором требования по снижению выбросов были сформулированы уже для всех подписавших документ 195 стран.
Парниковые газы. Справка
Парниковые газы – газообразные составляющие атмосферы природного, или антропогенного происхождения, которые поглощают и переизлучают инфракрасное излучение.
Водяной пар – самый распространенный парниковый газ – исключен из данного рассмотрения, так как нет данных о росте его концентрации в атмосфере (то есть связанная с ним опасность не просматривается).
Диоксид карбона (углекислый газ) (СО2) – важнейший источник климатических изменений, на долю которого приходится, по оценкам, около 64% глобального потепления.
Основными источниками выброса углекислого газа в атмосферу являются производство, транспортировка, переработка и потребление ископаемого топлива (86%), сведение тропических лесов и другое сжигание биомассы (12%), и остальные источники (2%), например, производство цемента и окисление моноксида углерода. После выделения молекула двуокиси углерода совершает цикл через атмосферу и биоту и окончательно поглощается океаническими процессами или путем длительного накопления в наземных биологических хранилищах (т.е. поглощается растениями). Количество времени, при котором примерно 63% газа выводится из атмосферы, называется эффективным периодом пребывания. Оцениваемый эффективный период пребывания для углекислого газа колеблется в пределах от 50 до 200 лет.
Метан (СН4) имеет как природное, так и антропогенное происхождение. В последнем случае он образуется в результате производства топлива, пищеварительной ферментации (например, у скота), рисоводства, сведения лесов (главным образом, вследствие горения биомассы и распада избыточной органической субстанции). На долю метана приходится, по оценкам, примерно 20 % глобального потепления. Выбросы метана представляют собой значительной источник парниковых газов.
Закись азота (N2O) – третий по значимости парниковый газ Киотского протокола. Выделяется при производстве и применении минеральных удобрений, в химической промышленности, в сельском хозяйстве и т.п. На него приходится около 6 % глобального потепления.
Перфторуглероды – ПФУ (Perfluorocarbons – PFCs).Углеводородные соединения, в которых фтор частично замещает углерод. Основными источниками эмиссии этих газов являются производство алюминия, электроники и растворителей. При алюминиевой плавке выбросы ПФУ возникают в электрической дуге или при так называемых «анодных эффектах».
Гидрофторуглероды (ГФУ) – углеводородные соединения, в которых галогены частично замещают водород. Газы, созданные для замены озоноразрушающих веществ, имеют исключительно высокие ПГП (140 11700).
Гексафторид серы (SF6) – парниковый газ, использующийся в качестве электроизоляционного материала в электроэнергетике. Выбросы происходят при его производстве и использовании. Чрезвычайно долго сохраняется в атмосфере и является активным поглотителем инфракрасного излучения. Поэтому это соединение, даже при относительно небольших выбросах, обладает потенциальной возможностью влиять на климат в течение продолжительного времени в будущем.
Парниковый эффект от разных газов можно привести к общему знаменателю, выражающему то, насколько 1 тонна того или иного газа дает больший эффект, чем 1 тонна CO2. Для метана переводной коэффициент равен 21, для закиси азота 310, а для некоторых фторсодержащих газов несколько тысяч.
Рекомендованные направления политики и меры по сокращению выбросов парниковых газов, определенные в Киотском протоколе, включают в себя:
1. Повышение эффективности использования энергии в соответствующих секторах национальной экономики;
2. Охрана и повышение качества поглотителей и накопителей парниковых газов с учетом своих обязательств по соответствующим международным природоохранным соглашениям; содействие рациональным методам ведения лесного хозяйства, облесению и лесовозобновлению на устойчивой основе;
3. Поощрение устойчивых форм сельского хозяйства в свете соображений, связанных с изменением климата;
4. Содействие внедрению, проведение исследовательских работ, разработка и более широкое использование новых и возобновляемых видов энергии, технологий поглощения диоксида углерода и инновационных экологически безопасных технологий;
5. Постепенное сокращение или устранение рыночных диспропорций, фискальных стимулов, освобождения от налогов и пошлин, и субсидий, противоречащих цели Конвенции, во всех секторах – источниках выбросов парниковых газов, и применение рыночных инструментов;
6. Поощрение надлежащих реформ в соответствующих секторах в целях содействия осуществлению политики и мер, ограничивающих или сокращающих выбросы парниковых газов;
7. Меры по ограничению и/или сокращению выбросов парниковых газов на транспорте;
Ограничение и/или сокращение выбросов метана путем рекуперации и использования при удалении отходов, а также при производстве, транспортировке и распределении энергии.
Данные положения Протокола носят общий характер и предоставляют Сторонам возможность самостоятельно выбирать и реализовывать тот комплекс политики и мер, который будет в максимальной степени соответствовать национальным обстоятельствам и приоритетам.
Основной источник выбросов парниковых газов в России – энергетический сектор, на который приходится более 1/3 совокупных выбросов. Второе место занимает добыча угля, нефти и газа (16%), третье – промышленность и строительство (около 13%).
Таким образом, наибольший вклад в снижение выбросов парниковых газов в России может внести реализация огромного потенциала энергосбережения. В настоящее время энергоемкость экономики России превышает среднемировой показатель в 2,3 раза, а средний показатель для стран ЕС – в 3,2 раза. Потенциал энергосбережения в России оценивается в 39–47% текущего потребления энергии, и, в основном, он приходится на производство электроэнергии, передачу и распределение тепловой энергии, отрасли промышленности и непроизводительные энергопотери в зданиях.
Материал подготовлен на основе информации открытых источников
Что такое парниковые газы и кто их поглощает
Весь мир буквально «ударился» в тему климатических изменений и глобального потепления. О выбросах, углекислом газе, метане, таянии мерзлоты, карбоновых фермах и «зеленом» топливе стали говорить не только научные сообщества, но и первые лица государств. «Нервное настроение» климата прочувствовали на себе почти все жители планеты: одни страны страдают от аномальной жары и пожаров, другие – от слишком суровых зим, а третьи – от катастрофических паводков. «Экология России» решила разобраться, откуда берутся парниковые газы и кто может поглотить их, замедлив глобальные климатические процессы.
Определение парниковым газам специально для «Экологии России» дала руководитель Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН Наталья Лукина:
«Парниковый газ – это газообразная составляющая воздушной оболочки Земли естественного или антропогенного происхождения, поглощающая и отражающая инфракрасное электромагнитное излучение».
Нагретые газы создают так называемый парниковый эффект – это естественное явление, которое повышает температуру на планете в результате того, что эти газы, как настоящий парник, задерживают тепловую энергию. Когда теплый луч солнца летит к нам из космоса, атмосфера свободно пропускает его. Но как только он отразился от поверхности и полетел обратно, парниковые газы благодаря особым физическим свойствам его задерживают. Большая часть тепла остается здесь, на Земле.
Но все хорошо в меру. Из-за деятельности человека и стремительного технического прогресса парниковый эффект чрезмерно усиливается, а значит, способствует росту средних температур на планете.
«Самым крупным источником выбросов парниковых газов в результате деятельности человека является сжигание ископаемого топлива для выработки электроэнергии, тепла и транспорта», – продолжила Лукина.
Какие они, парниковые газы?
Углекислый газ (CO2) – парниковый газ частично антропогенного происхождения. Человек искусственно увеличил его концентрацию в атмосфере. При низких концентрациях он не имеет вкуса и запаха.
В научных кругах есть версии, что изменение климата может привести к 10-кратному увеличению концентрации метана в атмосфере. Огромные залежи «спящего газа» могут быть сконцентрированы в Арктике, под слоем вечной мерзлоты. Лед там активно тает, а значит, залежи опасного газа начинают высвобождаться.
Еще эксперты выделяют в числе газов, оказывающих парниковый эффект: закись азота (N2O), синтетические химические вещества, озон (O3) и водяной пар.
Лишние газы из атмосферы поглощает растительность. Углекислый газ превращается в органическое вещество (глюкозу) в результате фотосинтеза. Растения поглощают СО2 и выделяют кислород. Тем самым они «укрощают» климат и поддерживают температурный баланс на планете.
Таким образом, лучшими поглотителями парниковых газов являются леса: сибирские, амазонские, бразильские, лиственные, хвойные. К каким бы категориям и географическим привязкам не относились лесные экосистемы, они будут поглощать углекислый газ. Даже сорняки и вездесущий борщевик Сосновского на самом деле являются поглотителями СО2.
«Все растения (и дикие, и домашние) поглощают углекислый газ. Опад растений постоянно возвращается на поверхность почвы, разлагается животными и микроорганизмами, при разложении выделяется СО2. В экосистемах всегда одновременно идут процессы роста и развития растений и, соответственно, поглощения углекислого газа, и процессы разложения растительного опада (листья, ветви) и отпада (то есть гибели целых деревьев). Важен баланс между этими процессами. Если процессы разложения, к которым также относятся процессы горения в результате лесных пожаров, преобладают, экосистема начинает работать не как поглотитель, а как источник парниковых газов», – отметила Лукина.
Пожары и гигантские по своим масштабам вырубки лесов приводят к негативным последствиям для климата, считает исполнительный директор компании GBM (входит в группу InfraOne) Вячеслав Харламов.
«Лесные экосистемы могут наилучшим образом служить хранилищем (или банком) для углерода тогда, когда антропогенное воздействие на них сведено к минимуму на протяжении всего их существования. В первую очередь, это касается неконтролируемой вырубки и пожаров. Последние, по итогам этого года, вероятно, покажут вклад в выбросы углекислого газа (пусть и не равные, но) сопоставимые с годовыми объемами его поглощения всем лесным фондом России», – отметил эксперт.
Еще один важный поглотитель – океан. Он аккумулирует двуокись углерода в два этапа: сначала СО2 растворяется в поверхностном слое воды, а затем распределяется в водной массе, перемещаясь во внутренние области. Там он накапливается и хранится. Ученые убеждены, без помощи океанов концентрация СО2 в атмосфере и масштабы изменения климата были бы существенно выше. Океаны (как и любые водоемы) богаты водной растительностью.
«Водоросли поглощают СО2 и продуцируют кислород. С метаном ситуация хуже, потому что он изымается только в специфических условиях. Он окисляется до СО2, который в 50 раз слабее. С этим мало что можно сделать», – отметил Семилетов.
Нельзя не отметить и болота. Их еще называют аккумуляторами тепла. Удивительно, но даже в условиях сибирских морозов они не замерзают. За счет сохранения тепла болота регулируют климат, делая его более мягким. Растительность болот поглощает СО2 при жизни, а после она превращается в торф, не выделяя углекислоту в атмосферу. Крупнейший в мире торфяник находится в России – это Васюганские болота. Они помогают решать климатические проблемы всей планеты. Осушать болота нельзя, ведь в таком случае они превращаются из поглотителей в источник выбросов.
Киты и фитопланктон также способны снизить действие парникового эффекта практически до 0. Они (по принципу растений) потребляют огромные объемы углекислого газа и выделяют больше кислорода, чем все остальные источники на планете вместе взятые.
«К поглотителям относятся так называемые продуценты, то есть живые организмы, которые живут за счет поглощения CO2. Все остальные живые организмы, наоборот, потребляют и выделяют углекислый газ. Сама по себе вода является растворителем CO2», – прокомментировала доктор биологических наук, директор Института глобального климата и экологии им. Израэля Анна Романовская.
Ледники и даже отложения осадочных пород накапливают СО2 и держат его в природных резервуарах.
В целом углекислый газ вовлечен в важнейшие биологические, химические, геологические и климатические процессы. Нельзя сказать, что СО2 – это «плохое вещество». Однако соблюдать природный баланс и не добавлять в атмосферу сверх меры парниковых газов критично важно, если мы не хотим уже в ближайшие десятилетия иметь дело с климатическим кризисом и множеством неприятных природных явлений, которые такой кризис вызовет.
Парниковые газы в атмосфере и их влияние на климат Земли
Парниковые газы – это газы с высокой прозрачностью в видимой части теплового инфракрасного диапазона. Концентрации углекислого газа, метана, озона и закиси азота являются основными парниковыми газами Земли.
Увеличение их в нижних слоях атмосферы ведет к чрезмерному парниковому эффекту, что является основной причиной глобального потепления и предвестником экологической катастрофы.
Что такое парниковый эффект
Естественное явление, которое приводит к увеличению концентраций в воздухе парниковых газов и повышению температуры на поверхности планеты получило название парникового эффекта.
Из-за этого нижние слои в атмосфере нагреваются, а, следовательно, температура окружающего воздуха повышается, нарушая допустимые нормы.
Подобное явление напоминает обыкновенный парник или теплицу, которые удерживают тепло на огороде. Роль плёнки в этом случае играет углекислый газ, концентрация которого постоянно растет.
Причины парникового эффекта
Изменение теплового баланса на планете происходит из-за превышения выбросов определенных газов, в результате их накопление в слоях атмосферы приводит к развитию парникового эффекта. Это накопление и является главной причиной данного явления.
Постоянное воздействие солнечной радиации и тепловой энергии на нашу планету нагревают поверхность Земли до определенной температуры. Часть этого тепла отражается, а некоторая доля поглощается парниковыми газами, что в свою очередь приводит к повторному излучению.
Таким образом по закону сохранения энергии должна складываться сбалансированная и рациональная система обмена. Но радиационный баланс нарушает деятельность человека, которая пагубно влияет на состав воздуха Земли, что ведет к необратимым последствиям.
Выделение углекислого газа, метана, закиси азота, хлорфторуглеродов, а также выброс их в атмосферу провоцируют следующие виды деятельности человека:
Источники парниковых газов
Различают две категории источников выбросов:
Естественные
В начале формирования климата Земли, источниками были естественные природные процессы, например, парниковый эффект распространялся вследствие активной вулканической деятельности. Огромные массы выбросов водяного пара и углекислого газа задерживались в атмосфере.
При этом наблюдался гиперпарниковое воздействие, которое нагревало поверхность Мирового океана.
Только благодаря зеленой растительности, поглощающей в результате фотосинтеза углекислый газ из атмосферы, удалось стабилизировать температурный режим планеты.
Антропогенные
Однако в процессе глобальной индустриализации появилось большое количество промышленных производств, заводов и электростанций, которые вызвали изменение всего процесса и в отдельности химического состава парниковых газов.
Некоторые из газов выделяются естественным путем в результате масштабных лесных пожаров, извержения вулканов и биологических процессов.
В ходе промышленной революции на рубеже 19-20 вв., люди засоряли атмосферу колоссальным количеством выбросов газа. Подобное увеличение стало отправной точкой к чрезмерному накоплению.
Основные парниковые газы
Индустриальное развитие и экономическая деятельность человека ведет к постоянно растущему образованию примесей, создающих губительный парниковый эффект.
Водяной пар
Одним из основных газов природного происхождения является водяной пар, составляющий 60% от всего парникового явления.
Главной причиной в образовании этой глобальной проблемы стало повышение температуры воздуха, что привело к увеличению содержащейся в атмосфере влаги при сохранении относительной влажности.
Именно это и стало толчком для усиления парникового эффекта, а температура продолжает расти и по сей день. На сегодня температура на 1,5ºС больше нормы и, если гипотетически остановить все заводы мира, выбрасывающие вредные газы, то она еще не изменится в течение 20 лет.
Это говорит о серьезности проблемы.
Углекислый газ
Но самое неблагоприятное влияние на климат оказывает углекислый газ (СО2), источниками которого становятся вулканы с их выбросами и человек со своей активной деятельностью.
Растительность, поглощающая СО2 в процессе фотосинтеза, является самым важным, созданным природой хранилищем этого газа.
Тропосферный озон
Принадлежащий к числу парниковых газов озон в слоях тропосферы, непосредственно влияет на наш климат через поглощение волн радиации Земли и Солнца.
Посредством химических реакций, он изменяет объемы прочих парниковых газов, к примеру, метана (CH4). Тропосферный озон отвечает за образование важного окислителя парниковых газов – радикала ОН.
Метан
В качестве антропогенных источников CH4 выступают пищеварительная ферментация муската, рисоводство, горение больших объемов биомассы.
Публикация «Глобальный бюджет по метану на 2000–2017 годы» в научном журнале.
Он гораздо вреднее CO2, но содержание данного газа в атмосфере гораздо меньше.
Антропогенные парниковые газы
Остальные газы антропогенного происхождения – это оксид азота и фреоны. Они также потенциально опасны для нашей экологии, хотя воздействия их в существующих концентрациях в настоящее время изучено не до конца.
Фреоны
Фреоны или хладагенты, представляют собой углеводороды с различными характеристиками, без которых невозможна работа современных холодильных установок, а без холодильников жизнь для современного человека очень сильно усложнится.
Источниками фреонов и хладонов являются также рефрижераторные установки, системы кондиционирования воздуха и аэрозоли (дезодоранты и прочие).
| Производитель фреонов | Объем производства |
|---|---|
| США | 31% |
| Западная Европа | 30% |
| Япония | 12% |
| Россия | 10% |
| Китай | 10% |
Исследования показывают, что хлор и бром, которые содержат фреоны, разрушительно действуют на озоновый слой, образуя при этом некие озоновые дыры. Учитывая защитную функцию озона в задержке ультрафиолетового излучения от солнца, приходит понимание опасности истончения слоя – ультрафиолет губителен для нас.
Оксиды азота
Оксиды азота находятся в атмосфере благодаря естественным биологическим реакциям в почве и воде.
Свою лепту в выделение N2O в воздух способствует и само производство минеральных удобрений.
Галогенированные углеводороды
Галогенированные углеводороды – это некоторая органическая связка «углерод-галоген». Получение этих соединений происходит в результате промышленного синтеза.
Галогенирование ароматических углеводородов.
Хоть и концентрации достаточно малы, но имеют высокий потенциал глобального потепления (ПГП). К тому же их количество в связи с активной деятельностью человека ежегодно растет, оказывая негативное влияние на биогеоценоз (совокупность живых организмов) нашей планеты.
Эмиссия
Для контроля за эмиссией парниковых газов была сформирована специальная система мониторинга, отчетности и проверки объема выбросов.
В ходе работы данной системы был разработан способ снижения эмиссии парниковых газов. Он заключался в широком применении преимущественно альтернативных источников энергии, таких как ветровые и солнечные энергоустановки.
Важно отметить, что вопрос эмиссии парниковых газов является актуальным для множества государств и тем самым приобретает мировой характер. Регулярно проводятся межгосударственные сравнения депонирования и антропогенной эмиссии парниковых газов.
Диаграмма стратегии снижения выбросов парниковых газов в России.
Оценки и показатели эмиссии CO2, основанные на материалах по лесам и болотам различных государств, а также свободной статистики парниковых газов по материалам совещания в Киото 1997 года, регулярно фиксируются мировым сообществом.
Карта выбросов
На просторах интернета существуют различные сервисы и приложения для наблюдений за выбросами. Мониторинг представлен как в реальном времени, так и в архивном варианте.
Выше представлен снимок ситуации по выбросам в территории Европы, согласно подстанциям, фиксирующим данные значения.
Как рассчитываются выбросы парниковых газов
Расчет и оценка выбросов в атмосферу парниковых газов имеет сложные формы и методики. В рамках общего среднего рассмотреть их все затруднительно, поэтому воспользуемся небольшой методикой расчета выбросов от сжигания топлива автомобилями.
Расчет выбросов в ДВС производится с учетом типа ДВС.
Формула выглядит следующим образом:
Согласно таким методикам, при ежедневном пробеге в 100 км одним автомобилем, выбрасывается 121 г СО2 на 1 км. Например, за всего лишь один рейс самолет выкидывает в атмосферу в среднем 7 тонн газов.
Что способствует усилению парникового эффекта
Усилению способствует изменения в климате, которое заключается в изменении температуры и интенсивности выпадающих осадков.
Из-за глобального потепления тают ледники и повышается уровень моря, возникают угрозы биологическому разнообразию, гибнут посевы, пропадают различные источники пресной воды.
Однако более опасной проблемой парниковый эффект станет в будущем, достигнув угрозы всеобщей экологической катастрофы. Многие территории нашей планеты и так склонные к засухе станут абсолютно не жизнеспособными, люди начнут массово мигрировать в другие регионы.
Это неизбежно приведёт к социально-экономическим проблемам. Кроме того, произойдёт следующее:
Влияние на климат
Парниковый эффект – это глобальный экоресурс, оказывающий влияние на климат.
Он безусловно вызовет климатические изменения, которые могут сопровождаться смешением климатических зон, что приведет к уменьшению отражающей способности поверхности земли, ледников и водоёмов.
Атмосфера станет непроницаемой для теплотрассы, и последствия приобретут глобальный характер.
Неизбежное повышение температуры воздуха и уровня Мирового океана в результате таяния ледников и морских льдов приведёт к тепловому расширению вод океана.
Воздействие на человека
Данные климатические изменения окажут сильнейшее воздействие на человека.
Активизируются процессы заболачивания, и ухудшится состояние лесных массивов. Данные последствия приведут к большим проблемам коммуникации и нарушат промышленные процессы, необходимые для поддержания жизнедеятельности человека.
Изменение климата приведет к ухудшению здоровья людей. Резкие смены температурный баланса, изменение влажности или наоборот засушливости приведет к массовой сонливости, недомоганию, обострению сердечно-сосудистых, респираторных и других заболеваний.
Так, сокращение производства продуктов питания неизбежно приведет к недоеданию и голоду.
Ярким примером последствий воздействия парникового эффекта является засуха в Африке.
Повышение температуры создаст благоприятную атмосферу для размножения опасных для человека животных и насекомых (например, энцефалитных клещей и малярийных комаров), являющихся переносчиками опаснейших заболеваний.
Таким образом, можно сделать вывод, что последствия парникового эффекта напрямую взаимосвязаны с человеком и его жизнедеятельностью. Если люди не будут придавать огласке данную экологическую проблему и не попытаются решить ее совместными усилиями, то это приведёт к гарантированному уничтожению всего живого на нашей планете.
Меры по снижению парникового эффекта
Наиболее эффективными мерами по снижению парникового эффекта на сегодняшний день являются:
Текущее состояние климата и прогнозы
Изменение климата на Земле уже ярко выражено: аномальная жара в регионах, суровые зимы в местах, где раньше этого не замечалось.
По проведенным исследованиям ученых, 2015 год отметился увеличением средней температуры на 1,02 градуса. Она оказалась выше той температуры, которая фиксировалась в 19 веке, когда только начинались наблюдения за температурными наблюдениями. Этот порог, всего лишь в 1 градус, был превышен впервые за все наблюдения.
Многие ученые считают, что к такому повышению привела деятельность человека. Отмечено, что за первое десятилетие 21 века наблюдался самый массовый рост выбросов в атмосферу за последние 30 лет.
Всемирная метеорологическая организация отметила, что уже через 4 года, концентрация парниковых газов побила антирекорды.
Модель прогноза глобального потепления.
На сегодня имеются положительные сдвиги в этих вопросах. Учёные отмечают роль возникшей пандемии COVID-19, которая затормозила негативные парниковые процессы. Производство встало, спрос на уголь и нефть значительно снизился, пробег автомобилей резко упал, перелёты и различные поездки в путешествия свелись к минимуму.
Все это существенно сократило выбросы главного парникового газа – диоксида углерода. Однако данная положительная динамика носит временный и неустойчивый характер, так как пандемия уже сейчас постепенно идёт на спад, а резкое возобновление и нарастание производства, чтобы вернуться хотя бы к прежним показателям, сыграет еще более пагубным воздействиям.
Прогнозы учёных тем временем весьма неутешительны. Они утверждают, что отсутствие или вялотекущая работа по охране среды государств, приведет к повышению среднегодовой температуры на 3,7-4,8 С уже к 2100 году.
В борьбу за сохранение климата на Земле, помимо ООН, включились и знаменитости. Так голливудский актер Леонардо де Каприо жертвует свои гонорары в различные экологические мероприятия.
В своих блогах и соцсетях он акцентирует внимание сообщества на катаклизмы, подчеркивая халатное отношение некоторых руководителей на существующие проблемы. В результате титанических усилий официальных лиц на обращение внимания на данные проблемы происходят некоторые сдвиги в положительную сторону.
Положительное воздействие на климат произошло благодаря установке современных очистных сооружений на заводах, прекращению сжигания попутных газов, закрытию части предприятий из-за кризиса.
Проблема в России
Россия активно участвует во всемирных программах по борьбе с выбросами парниковых газов, оказывающих отепляющее влияние на климат. В рамках Киотского протокола и Рамочной конвенции ООН наша страна принимает комплекс мер, направленных на решение экологической проблемы.
Однако, согласно официальным данным, в настоящий момент Россия находится на уровне выбросов около 52% от показателей 1990 года.
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.
Интересные факты о парниковом эффекте
Явление парникового эффекта помимо Земли существует и на других планетах. Так, на Венере зафиксирован сильнейший парниковый эффект. Учёные считают, что гиперболизация и усиление этого эффекта происходит из-за отсутствия океанов и морей на планете.
Поверхность планеты Венера.
В результате такого сильного парникового эффекта атмосфера Венеры практически полностью состоит из углекислого газа и разогревается до 475С.
Парниковый эффект необходим для поддержания нормальной температуры на Земле. Если бы данного явления не было, то температура была бы всегда минусовой и жизнь на планете оказалась невозможна.
Согласно исследованиям синоптиков, к 2080 году климат в Сибири может сильно измениться. Термометр начнёт показывать преимущественно плюсовые значения. В Сибири потеплеет. Количество осадков вырастет на 140 мм в год, а площадь вечной мерзлоты сократится в несколько раз.
Впервые о парниковом эффекте заговорили в 1827 году. Именно тогда учёный Жозефом Фурье изложил механизм скопления парниковых газов и образования вследствие парникового эффекта.
Геологи утверждают, что сегодняшние тенденции потепления повлияют в будущем на уровень моря. Он повысится на 20-60 сантиметров к концу столетия.
Согласно подсчётам исследователей, арктические льды сократились на 15% с 1950 года, а средняя продолжительность их существования сократилась.