Навигация
Главная
 
Главная arrow Экология arrow Экологический менеджмент - Семенов ПФ
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая

16 Парниковый эффект

Уже довольно продолжительное время человечество озабочено проблемой изменения климата на Земле То, что эти изменения происходят - не вызывает сомнения даже у школьников

Но факт антропогенного воздействия, то есть влияния человеческой деятельности на изменения климата ставятся под сомнение многими научными школами, особенно развитых стран, в области физики атмосферы, климатологии геофизики, гидрологии, физики океана и т.д. Крупнейшие сторонники обвинения человеческой деятельности в климатических аномалиях - это экологи Среди известных признанных мировой наукой факторов воздействия на климат выделяют четыре: циклические колебания интенсивности излучения Солнца, изменение траектории движения Земли, концентрация парниковых газов, концентрация аэрозолей Два последних, особенно третий фактор, по мнению у экологов, и является основной причиной изменения климата на Земле, потому что именно они приводят к так называемому парниковому эффекткту.

Впервые мысль о влиянии газов накапливаются в атмосфере благодаря человеческой деятельности, выразил в конце XIX века Нобелевский лауреат С Аррениус Он считал, что газы, попадающие в атмосфер ру, поглощают тепло и задерживают тепловое излучение с поверхности планеты, тем самым повышая среднюю температуру поверхности Земли и создавая так называемый парниковый эфкт.

Наиболее известные теории цикличности изменения климата на Земле: каждые 100 тысяч лет средняя температура изменяется с амплитудой 5 - 10 ° С под влиянием космоса, в частности солнечной активности Новейшие ис ния американских ученых вроде утвердительно отвечают на вопрос о первопричине изменения климата - космические факторы Такое утверждение позволило научно обосновать отказ США подписать Киотский и протоколли.

Официальная, обоснована исследователями точка зрения США заключается в том, что статистическое обобщение данных почти трехлетних наблюдений климата доказывает то, что потепление происходит естественным путем и май йже не связано с антропогенной деятельностью.

Позиция США станет понятной, если выяснить сущность Киотского протокола 1997 года к Рамочной Конвенции ООН об изменении климата Рамочная Конвенция призвана объединить усилия по предотвращению опас зпечним изменениям климата и добиться стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере на относительно безопасном уровне Киотеький протокол Конвенции закрепил количественные обязательства развитых крае н и стран с переходной экономикой по ограничению и снижению поступления парниковых газов в атмосферру.

Во-первых, развитые страны и страны с переходной экономикой, в том числе и Украина, должны в целом до 2008 -2012 лет сократить свои выбросы парниковых газов не менее чем на 5% от уровня 1990 года Во-вторых, учитывая то обстоятельство, что до 98% всех выбросов С02 (или 80% всего эффекта) дает энергетическая отрасль, Киотскому протоколу установлена ??квота объемов выбросов и квоты платежей за выбросы С02 для крупнейших загрязнителей Система мирового рынка торговли квотами за выбросы парниковых газов будет способствовать эффективности снижения объемов выбросов парниковых газов Крупнейшими загрязнителями Сегодня ни есть США, Россия, Япония, Германия, Франция, Италия, Великобритания, Канада, Австралия, Украина одна из этих стран не подписала Киотский протокол Они не подписывают его по понятным финансовых меркам УВАН Такой отказ можно и нужно обосновывать Так и получают все большее распространение тезиса о необоснованности парникового эффекта и участие в нем человеческой деятельностиьності.

Энергия, которая необходима для различных биологических, геофизических и геохимических процессов, достигает Земли в форме солнечного излучения Основной механизм эмиссии и абсорбции электромагнитного излучения нювання - переходы атома или молекулы между более высокими и более низкими уровнями энергии Когда молекула получает энергию, ее электроны переходят на более высокий уровень энергии, в случае потери молек улою энергии, последняя выделяется в виде излучения, длина волны которого определяет температуру поверхности тела, которая излучается Чем выше температура тела, излучающего, тем короче длина мин и излучения, выделяемогоься.

Температура поверхности Солнца составляет 5800 градусов К и оно излучает в коротковолновой области с максимумом излучения в видимой области при 500 им Солнечное излучение отражается атмосферой (облака, частицы пыли), поверхностью Земли, однако в основном абсорбируется поверхностью Земли, таким образом нагревается, а часть полученной энергии вновь излучает Но так как Земля имеет значительно мен ю температуру, чем Солнце, она излучает в длинноволновой инфракрасной области (144).

Некоторые газы, в первую очередь водяные пары и диоксид углерода поглощают это излучение и превращают его обратно в тепло результате атмосфера нагревается и излучает соответственно ее температуре ча Астин энергии снова на поверхность Земли Таким образом, увеличивается температура Земли и близких к ее поверхности слоев воздуха Этот эффект подобен парника, стеклянная крыша которого удерживает инфракрасное вы излучения бы наша атмосфера не содержала так называемых парниковых газов (в (Н2 0, С02, N20, О3 и др.), температура поверхности Земли была бы значительно ниже

Для лучшего понимания парникового эффекта рассмотрим баланс излучения Солнца и его взаимосвязь с температурой поверхности Земли

Согласно закону Стефана и Больцмана, тело с температурой Т на единицу площади в единицу времени излучает энергию sT4 причем s - константа Стефана-Больцмана (2 К4) Это соотношение действительно только для так называемого"черного тела», во всей области длин волн вполне абсорбирует излучение и вновь отдает Солнце и поверхность Земли в первом приближении могут рассм лядатися как"черные телаа».

Солнце излучает с мощностью их до 3,88 x1026 W Из закона Стефана-Больцмана следует:

Lc =4 4Пrс2

Где: Т - температура поверхности Солнца (Тс = 5800 К); гс-радиус Солнца (гс - 7x108м) Интенсивность солнечного излучения на расстоянии а от Солнца составляет Lc/4Па Если а-среднее расстояние между Солнцем и Зе емлею (а = 1,5 х10пм), тогда интенсивность энергии, пылающий на поверхность Земли (гя-радиус Земли г (= 6,371 х1х106 м)

l = Lc / 4 r2 (1-А) / 4Па2

где А - часть энергии, которая отражается в космос, так называемая"альбедо», ее значение для Земли составляет 0,3

Если принять, что вся энергия, которая падает на Землю и абсорбируется ней, превращается в тепло и затем снова выделяется в виде излучения поверхностью Земли, то в состоянии равновесия должны выполняться ся равенство

4 4Пr2 = Soпr 32 (1-А)

So = Lc/4па2; Тз - равновесная температура излучения Земли; So - так называемая солярная константа Земли, составляет 1372 W/м2 Отсюда:

Тз - (L-A) So /4 - 255 К = -18 ° С

Таким образом, равновесная температура излучения Земли соответствует -18 ° С Но это значение температуры значительно ниже действительной средней температуры То поверхности Земли, составляет 15 ° С Разница (Тз - То = 33 К) называется естественным парниковым эффектомом.

В среднем примерно 30% солнечного излучения, которое падает на Землю, снова возвращается в космос, примерно 25% абсорбируется атмосферой (в основном за счет озона стратосферы, а также облаков и во одяних паров тропосферы), 45% излучения, падающего абсорбируется поверхностью Земли, из него приблизительно 60% (29/45) расходуется на испарение воды и на конвекцию тепла Это означает, что нетто-инфракрасное в ипроминювання составляет примерно 40% (18/45), в шесть раз более значительное брутто-инфракрасное излучение (104/45) объясняется парниковым эффектомм.

Вода и озон поглощают как в спектральной области излучения Солнца, так и в инфракрасной области излучения Земли Озон стратосферы абсорбирует в ультрафиолетовой области излучений Солнца, а оз зон тропосферы абсорбирует в ИК-области излучений Земли Пары воды поглощают преимущественно в ИК-области, а диоксид углерода практически только в ИК-области, то указывает на то, что CO, является типичным парниковым газозом.

Наиболее значительными природными парниковыми газами атмосферы являются водяные пары, диоксид углерода, метан, оксид азота N2О, а также озон тропосферы О3 Относительное содержание газов в природном парниковом эффекте подан но на диаграмме 16.1.

»Відносний

Диаграмма 161 Относительное содержание газов в природном парниковом эффекте

Содержание парниковых газов в атмосфере значительно менялся на протяжении истории Земли, но оставался практически постоянным на протяжении последнего тысячелетия Однако концентрация С09, СН4, N20, а также тропосферной в озона в наше время постепенно увеличивается благодаря деятельности человека (табл. 1616.1).

Таблица 161 Характеристика и содержание парниковых газов

СО2 СН4 N20 ХФСН О3
Срок жизни в атмосфері 50-200 Рокив 10

Рокив
10

Рокив
50-150 Рокив Часы-дні
Увеличение концентрации в атмосфере с 1750 27% 115% 7% - 130%
Увеличение содержания в год (в настоящее время) 0,5% 0,75% 0,25% 5% 1-1,5%

Дополнительно к перечисленным газов человек выбрасывает в атмосферу синтетические вещества, например хлор-и фторсодержащие углеводороды (ХФСН), которые являются, благодаря своим оптическим свойствам, потенциальными парниковыми газам мы Хотя эмиссии ХФСН через разрушающее воздействие на стратосферный озоновый слой усилиями мировой общественности значительно уменьшились, их содержание в атмосфере еще примерно столетие будет значительным, что объясняется их значительной устойчивостью (срок жизни) Озон является тепличным газом, поэтому такие вещества, как оксиды азота (NOx) и летучие органические вещества (ЛОВ), способствующие синтезу озона в тропосфере, можно рассматривать как такие, косвенно влияющие на парниковый эфкт.

Содержание парниковых газов за последние 160 тысяч лет определяют по воздушными пузырьками в »природных архивах» Гренландии и Антарктики Из этих данных следует, что температура Земли и концентрации парниковых вых газов тесно взаимосвязаны: низкие концентрации характерны для ледниковых периодов, более высокие - для промежуточных времен Содержание С02 в атмосфере к 1850 году составлял в среднем 280 ррт, с 1958 (31 5 ррт) по 1991 год (354 ррт) он увеличился почти на 25% по сравнению с доиндустриальным время В настоящее время концентрация С02 в атмосфере превысило пределы, которые она не переступала минимум за последние 160 ты сяч Рокиків.

Увеличение содержания парниковых газов, благодаря жизнедеятельности человечества, усиливает естественный парниковый эффект, увеличивая количество удерживаемого на поверхности Земли тепла, что ведет к нагреванию атмосферы Анал Лизы показывают, что глобальная средняя температура за последнее столетие увеличилась с 0,3 до 0,6 °С.

Антропогенными парниковыми газами являются диоксид углерода, метан, оксид азота N20, ХФСН, а также озон тропосферы Перечисленные газы возникают, в основном, за счет горения энергоносителей (уголь, нефть, газ), другими источниками их эмиссии является производство и потребление ХФСН, а также сельское хозяйство (диаграммы 162,163,164,1.6.4).

»Походження

?

?

?

Диаграмма 162 Происхождение СО2-эмиссий

»Походження

?

?

?

-Депонированные хранилища (10%)

Диаграмма 163 Происхождение СН4-эмиссии

»Походження

?

?

?

Диаграмма 164 Происхождение N2O-эмиссий

Пары воды характеризуются незначительным сроком пребывания в атмосфере (срок жизни), поэтому антропогенные эмиссии не приводят к выраженной изменения концентрации паров, однако полеты самолетов образуют в ни ижних слоях стратосферы так называемые"Цирус»-облака (кристаллы льда), которые практически не абсорбируют солнечное излучение, но эффективно абсорбируют тепловое излучение Земли, усиливая таким спосо бы парниковый эф.

Абсорбция инфракрасного излучения Земли пропорциональна концентрации тепличных газов в атмосфере В связи с инерцией системы климат дополнительная аккумуляция тепла не приводит к немедленному повышению я температуры Соответствующее замедление называется"radiative forcing» »Radiative forcing» различных газов зависит от их оптических свойств и срока пребывания в атмосфере Учитывая эти два фактора, можно определить, в какой мере данный газ влияет на климат Соответствующий коэффициент называется глобальным тепловым потенциалом (ГТП) ГТП диоксида углерода равен 1 Молекула метана в 25 г азов, молекула N, 0 в 250, а молекула ХФСН в 1000 - 10000 раз более значительное влияние на климат, чем молекула диоксида углерода вуглецю.

Метан с помощью ОН-радикалов, при образовании озона или в реакции с озоном, превращается соответственно на CO или С02 Хлор-и фторсодержащие углеводороды накапливаются в стратосфере, впоследствии разрушаются там м под влиянием фотолиза, что приводит к разрушению озонового слоя Озон образуется при помощи таких веществ как NOx и ЛОС и в первую очередь CO и СНН4.

Таблица 162

Относительный влияние парниковых газов на парниковый эффект

С02 СН4 N20 ХФСН NOx ЛОС CO
Эмиссии, Мт 27750 350 7 1 110 120 990
Относительный вклад, исходя из ГТП% 72,5. 10 12,5 5 - - -

Таким образом, учитывая прогнозы различных институтов на будущее, можно сделать некоторые выводы При экстраполяции сегодняшних тенденций эмиссии всех парниковых газов (за исключением ХФСН) будут дальше расти ты, эмиссия С02 например, в 2100 году увеличится до 170% Разрабатываются также сценарии, учитывающие меры всех стран по стабилизации и уменьшению С02емисий и эмиссий других газов Однако, практически все сценарии прогнозируют увеличение температуры от 1,5 до 4,5 С до конца этого столетия, то есть примерно на 0,3 ° С за рерік.

Хотя различные модели не могут учитывать весь комплекс региональных и локальных изменений, они все же показывают, что потепление будет распределяться неравномерно по всей планете: для стран Северной их широт оно может быть несколько выше, чем в средне.

Климат определяется комплексом взаимодействий между атмосферой, морем и сушей Система атмосфера-океан более стабильна, но может легко изменяться под влиянием значительного нарушения Атмосферные процессы видбувают ться нелинейно, поэтому каждое изменение климата, обусловленное потеплением, может вызвать непредсказуемые последствия Через эффект обратной связи проявляется тенденция к усилению нарушений и установления н ового состояния равновесия (например, ледниковый и теплый периоды) Процессы, происходящие в ледниках и океанах могут вызвать внезапные колебания теплых и холодных периодеодів.

Можно прогнозировать увеличение уровня Мирового океана (от С до 10 см за десятилетие), затопления населенных приморских равнин, явления глобальных катаклизмов (засухи, штормы, ураганы), распространение пустынь ь и одновременно увеличение количества осадков, смещение теплых климатических зон по направлению к полюсам и др. Увеличение уровня океана, например, на 20-50 см к 2050 году является угрозой для низко расположенных остро вел и зон пустынь (Индия, Китай, Египет, Нидерланды и др.), где проживает треть населения планеты Для некоторых стран затраты на борьбу с пустынями составят около 20% брутто-социального продукткту.

Уменьшение осадков во многих регионах вызовет дефицит продуктов питания в средних широтах северного полушария, наоборот, урожайность вырастет за счет увеличения периодов вегетации Однако, в этих шир ротах лежит подзолистый, лесной и тундровый почву, а не плодородный чернозем Смещение зон вегетации большинства лесных экологических типов на сотни километров в направлении полюсов приведет к резкому уменьшению р озмаитости видов растительности В сухих климатических зонах возникнут проблемы с водоснабжением, проблема особенно остро встанет перед развивающимися Тропическая зона станет еще более непригодной для проживания, прогнозируется распространение тропических заболеванийювань.

Черное море уничтожает сооружения на берегу аномальными волнами (\"цунами») один раз в несколько тысяч лет Дожди в Карпатах образуют потоки воды, несущие песок и камень Практически все Полесье периодически зао топлюе, периодически происходят потопы во время штормов Азовского моря Наиболее низкие температуры в Украине (-30 ° С) приводят к вымерзания озимых и садов, разрушают линии связи Снежные метели на йбильш интенсивные в Крымриму.

Вот такой примерно прогноз не настраивает нас на безоблачное существование, а наоборот, должен мобилизовать всю сообщество к активным действиям, чтобы предотвратить чрезмерное влияния антропогенной деятельности на изменение к климата на Земле.

Наша страна, как часть мирового сообщества, обеспокоена дальнейшим обострением экологических проблем, в том числе изменением климата под воздействием человеческой деятельности Сегодня нужны реальные действия с по омьякшення антропогенного воздействия на изменение климата Наряду с проблемами чисто технического характера возникают экономические вопросы, важнейшие среди которых - финансирование экологических программ В этой плоскости вы бродит также ряд вопросов относительно участия нашей страны в мировых форумах и производимых ими механизмах решения неотложных экологических проблелем.

Итак, Киотский протокол возник из-за того, что существующие в мире схемы производства ведут к экологическому опустынивание, истощение ресурсов, массового исчезновения биологических видов Экономическое развитие и блага а, который он приносит, доступны не всем, - пропасть между богатыми и бедными с каждым годом увеличиваетсяя.

Особая проблема - это энергетическая структура мира К середине XXI века на Земле из топливных ресурсов останется только уголь Если использовать топливные ресурсы в темпах нашего, атмосфера за химическим составом может вернуться в первозданное состояние и будет пригодным для жизнитя.

Таким образом, для сбалансированности газового состава мощность земной энергетики не должна преобладать мощности биосфериз поглощения парникового газа

Киотский протокол, учитывая эти обстоятельства, предлагает простую формулу: каждая страна должна сжигать столько кислорода, сколько производит ее территория Если она сжигает чужой кислород, то должна платить края инам, которые не используют свой кислород Сегодня Киотский протокол не поддерживают перенаселенные и промышленно развитые страны там считают, что положения Протокола приведут к повышению цен на энер гию и снижение жизненного уровня населения Большинство стран обеспокоены дисбалансом в использовании природных ресурсов: почти половина их потребляют развитые страны Но при этом они должны больше платить за выбросы парниковых газов, за сожженный кислород и платить должны странам, которые его почти не сжигают, а наоборот, благодаря растениеводческим ресурсам, поставляют в большом количестве в атмосферу ли занимался кто-то такими подсчетам? ожуть быть зачислены бедным странам как уплата их внешнего долга или в качестве компенсации за передачу экологически безопасных технологий от развитых краех країн.

Украина - не богатая и не перенаселена страна, но ее развитие, даже существование, зависят от функционирования производств, связанных с загрязнением окружающей среды, ухудшением здоровья пра ацюючих, повышенной аварийностью Сегодня наше государство не производит, даже не стремится производить сложные технические изделия, а получает их из развитых стран по повышенным ценам В то же время, Украина, не имея средств на экологизацию своей тяжелой промышленности, все больше втягивается в круг неоколониальных, экологически загрязненных стран Территория Украины может стать полигоном для экспорта загрязнения с кр Аин Запада, механизм которого давно и хорошо отработан Имея свои собственные ресурсные, демографические, энергетические, социальные проблемы, имея Чернобыль, мы принимаем на себя и западные экологические проблемлеми.

Украина должна идти своим путем ресурсно-экологического обновления производств за счет специализированной инновационной инфраструктуры, радикальной экологизации производства с применением новейших технических нологий касается финансирования этих мероприятий, то первое, что надо сделать - это преодолеть негативное влияние налогов на сложные производства, они должны способствовать привлечению к производству собственных, а не за рубеж них инвесторов, ведь последние не беспокоит наша экологической на ситуация А существующие сегодня налоги на НДС и на прибыль заставляют наших инвесторов вывозить капитал в оффшорные зоны Украинский капитал долж ен вкладываться в украинскую экономику Это самое главное условие устойчивого экономико-экологического развития Украины Таким путем шли в послевоенные годы Германия и Япония Именно таким образом преуспела политика Рузвельта в США в годы Великой депрессиипресії.

Контрольные вопросы

1 Что такое"экосистема"и"социосфера»?

2 Что такое"ноосфера»?

3 Охарактеризуйте виды и масштабы загрязнения окружающей среды

4 Какие глобальные последствия парникового эффекта?

 
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая
 
Дисциплины
Банковское дело
БЖД
Бухучет и Аудит
География
Документоведение
Экология
Экономика
Этика и Эстетика
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Естествознание
Психология
Религиоведение
Риторика
РПС
Социология
Статистика
Страховое дело
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы