Парниковый эффект и проблема глобального потепления

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ  И АВТОМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

 

Кафедра ИЭТ

 

 

 

 

Реферат на тему:

Парниковый эффект и проблема глобального потепления

 

 

 

 

                                                                                                        Студент:      Терехова В.В.

                                                                                                         Группа:       РК-2-05

                                                                                                        Факультет: РТС

                                                                                                         Руководитель: Трубицын А.В

                            

 

Москва 2008 г.

Содержание:

1. Количественное определение парникового эффекта……………….……..2
2. Природа парникового эффекта…………………………………..…………….2
3. Влияние парникового эффекта на климат Земли……………………….….3
4. Почему глобальное потепление иногда приводит к похолоданию………4
5. Опасность потепления климата……………………………………………….4
6. Угроза потопа………………………………………………………..…………….6
7. Вредность СО₂……………………………………………………………………..6
8. СО₂ и парниковый эффект………………………………………………………7
9. Углекислота в оболочках земли……………………………………..………….9
10. Возможные последствия глобального потепления климата…………..10
11. Встреча в Киото и торговля квотами на выбросы тепличных газов..11
12. Библиографический список…………………...………………………………..12

 

 

 

 

  Парнико́вый эффе́кт — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Следует отличать парниковый эффект в атмосфере от такового в парниках, где он имеет совершенно иной механизм.

Количественное определение парникового эффекта

            Количественно величина парникового эффекта определяется как разница между средней приповерхностной температурой атмосферы планеты и её эффективной температурой . Парниковый эффект существенен для планет с плотными атмосферами, содержащие газы, поглощающие в инфракрасной области и пропорционален плотности атмосферы. Следствием парникового эффекта является также сглаживание температурных контрастов как между полярными и экваториальными зонами планеты, так и между дневными и ночными температурами (см. таблицу 1, температуры даны в Кельвинах, - средняя максимальная температура (полдень на экваторе), - средняя минимальная температура).

Планета Атм. давление у поверхности, атм. ΔT Венера 90 231 735 504 - - - Земля 1 249 288 39 313 200 113 Луна 0     0 393 113 280 Марс 0.006 210 218 8 300 147 153

Природа парникового эффекта

        Парниковый эффект атмосфер обусловлен их различной прозрачностью в видимом и дальнем инфракрасном диапазонах. На диапазон длин волн 400—1500 нм (видимый свет и ближний инфракрасный диапазон) приходится 75 % энергии солнечного излучения, большинство газов не поглощают в этом диапазоне; рэлеевское рассеяние в газах и рассеяние на атмосферных аэрозолях не препятствуют проникновению излучения этих длин волн в глубины атмосфер и достижению поверхности планет. Солнечный свет поглощается поверхностью планеты и её атмосферой (особенно излучение в ближней УФ- и ИК-областях) и разогревает их. Нагретая поверхность планеты и атмосфера излучают в дальнем инфракрасном диапазоне: так, в случае Земли ( ) 75 % теплового излучения приходится на диапазон 7,8—28 мкм, для Венеры ( ) — 3,3—12 мкм.

        Атмосфера, содержащая газы, поглощающие в этой области спектра (т. н. парниковые газы — H₂O, CO₂, CH₄ и пр. - см. Рис. 1), существенно непрозрачна для такого излучения, направленного от её поверхности в космическое пространство, т.е. имеет в ИК-диапазоне большую оптическую толщину. Вследствие такой непрозрачности атмосфера становится хорошим теплоизолятором, что, в свою очередь, приводит к тому, что переизлучение поглощённой солнечной энергии в космическое пространство происходит в верхних холодных слоях атмосферы. В результате эффективная температура Земли как излучателя оказывается более низкой, чем температура её поверхности.

Влияние парникового эффекта на климат Земли

             Ещё 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. 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, увеличение концентрации «парниковых» газов в атмосфере должно привести к усилению парникового эффекта, который в свою очередь приведет к глобальному потеплению климата. Количество CO₂ 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 хлоросодержащих веществ. Несмотря на то, что они производятся в меньших объёмах, некоторые из этих газов куда более опасны с точки зрения  глобального потепления, чем углекислый газ.

               Деятельность человека приводит к повышению концентрации парниковых газов в атмосфере. 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.

          Тем не менее, ведутся ожесточенные споры вокруг того, какое конкретно количество этих газов вызовет потепление климата и в какой степени, а также как скоро это произойдет. Даже когда изменение климата действительно происходит, в этом трудно быть стопроцентно уверенным. Мировые средние температуры могут сильно колебаться в пределах нескольких лет и десятилетий - причем по естественным причинам. Проблема в том, что считать средней температурой, и на основании каких критериев судить, действительно ли она изменилась в ту или другую сторону.

           В конце восьмидесятых - начале девяностых годов XX века несколько лет подряд среднегодовая глобальная температура была выше обычной. Это вызвало опасения в том, что вызванное человеческой деятельностью глобальное потепление уже началось. Среди ученых существует консенсус, что за последние сто лет среднегодовая глобальная температура поднялась на 0,3 - 0,6 градусов Цельсия. Однако среди них нет согласия в том, что именно вызвало это явление. Трудно с уверенностью сказать, происходит глобальное потепление или нет, так как наблюдаемый рост температуры все ещё находится в пределах естественных температурных колебаний.

           Неопределенность в вопросе глобального потепления порождает скепсис по поводу грозящей опасности.

            Глобальное потепление — процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана.

            Научное мнение, выраженное Межгосударственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) ООН, и непосредственно поддержанное национальными академиями наук стран «Большой восьмёрки», заключается в том, что средняя температура по Земле поднялась на 0,7 °C по сравнению со временем начала промышленной революции (в 1850-х), и что «бо́льшая доля потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью человека», в первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект, таких как углекислый газ (CO₂) и метан (CH₄). Отдельные учёные высказали несогласие с заключениями МГЭИК, но подавляющее большинство учёных, работающих в области изменения климата, разделяют выводы, изложенные в докладах МГЭИК.

Оценки, полученные по климатическим моделям, на которые  ссылается МГЭИК, говорят, что в XXI веке средняя температура поверхности Земли может повыситься на величину от 1,1 до 6,4 °C. В отдельных регионах температура может немного понизиться. В Европе, если верить многим прогнозам, к 2010 году температура снизится на 1 градус из-за замедления Гольфстрима, однако после 2010 года температура будет стремительно расти и в Европе, так как процесс похолодания в Европе накроет общее глобальное потепление ( к середине или концу столетия в Европе станет теплее примерно на 10 градусов). [1]. Как ожидается, потепление и подъём уровня Мирового океана будут продолжаться на протяжении тысячелетий, даже в случае стабилизации уровня парниковых газов в атмосфере. Этот эффект объясняется большой теплоёмкостью океанов.

Помимо повышения  уровня Мирового океана, повышение глобальной температуры также приведёт к изменениям в количестве и распределении атмосферных осадков. В результате могут участиться природные катаклизмы, такие как наводнения, засухи, ураганы и другие, понизиться урожаи сельскохозяйственных культур и исчезнуть многие биологические виды. Потепление должно, по всей вероятности, увеличивать частоту и масштаб таких явлений.

Почему глобальное потепление иногда приводит к похолоданию

            Глобальное потепление вовсе не означает потепление везде и в любое время. Такое потепление происходит только если усреднить температуру по всем географическим локациям и всем сезонам. Так, например, в какой-либо местности может увеличиться средняя температура лета и уменьшиться средняя температура зимы, то есть климат станет более континентальным.

            Согласно одной из гипотез, глобальное потепление приведёт к остановке или серьёзному ослаблению Гольфстрима. Это вызовет существенное падение средней температуры в Европе (при этом температура в других регионах повысится, но не обязательно во всех), так как Гольфстрим прогревает континент за счёт переноса тёплой воды из тропиков.

           Согласно гипотезе климатологов М.Юинга и У.Донна в криоэрэ существует колебательный процесс в котором, оледенение (ледниковый период) порождается потеплением климата, а дегляциация (выход из ледникового периода) похолоданием. Это связанно с тем что в Кайнозое, являющемся криоэрой, при оттаивании ледяных полярных шапок, увеличивается количество осадков, в высоких широтах, что зимой приводит к локальному повышению альбедо, с последующим снижением температуры глубинных районов континентов северного полушария, с последующим образованием ледников. При замерзании ледяных полярных шапок, ледники в глубинных районах континентов северного полушария, не получая достаточно подпитки в виде осадков, начинают оттаивать.

 

Опасность потепления климата.

 

             В результате сжигания различного топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается около 20 млрд т углекислого газа и поглощается соответствующее количество кислорода. Природный запас СО2 в атмосфере составляет величину порядка 50 000 млрд т. Эта величина колеблется и зависит, в частности, от вулканической активности. Однако антропогенные выбросы углекислого газа превышают естественные и составляют в настоящее время большую долю его общего количества. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, сопровождающееся ростом количества аэрозоля (мелких частиц пыли, сажи, взвесей растворов некоторых химических соединений), может привести к заметным изменениям климата и соответственно к нарушению складывавшихся в течение миллионов лет равновесных связей в биосфере.

  Итогом нарушения  прозрачности атмосферы, а следовательно,  и теплового баланса может  явиться возникновение “ парников ого эффекта”, то есть увеличения средней температуры атмосферы на несколько градусов. Это способно вызвать таяние ледников полярных областей, повышение уровня Мирового океана, изменение его солености, температуры, глобальные нарушения климата, затопление прибрежных низменностей и многие другие неблагоприятные последствия.

 Выброс в  атмосферу промышленных газов,  включающих такие соединения, как  окись углерода СО (угарный газ), окислы азота, серы, аммиака и других загрязнителей, приводит к угнетению жизнедеятельности растений и животных, нарушениям обменных процессов, к отравлению и гибели живых организмов.

“Парниковый эффект” . По новейшим данным ученых, за 80-е гг. средняя температура воздуха  в северном полушарии повысилась по сравнению с концом XIX в. на 0,5-0,6 "С. По прогнозам, к началу 2000 г. средняя температура на планете может повыситься на 1,2 "С по сравнению с доиндустриальной эпохой. Ученые связывают такое повышение температуры в первую очередь с увеличением содержания углекислого газа (диоксида углерода) и аэрозолей в атмосфере. Это приводит к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли. Очевидно, определенную роль в создании так называемого “парникового эффекта” играет и тепло, выделяющееся от ТЭЦ и АЭС.