Что такое парниковый эффект

Понятие «парниковый эффект» хорошо известно всем садоводам и огородникам. Внутри парника температура воздуха выше, чем на открытом воздухе, что дает возможность выращивать овощи и фрукты даже в холодное время года. Похожие явления происходят и в атмосфере нашей планеты, однако имеют более глобальные масштабы. Что же такое парниковый эффект на Земле и какие последствия может иметь его усиление?

Что такое парниковый эффект?

Парниковый эффект – это рост среднегодовой температуры воздуха на планете, происходящий за счет смены оптических свойств атмосферы. Легче понять суть этого явления можно на примере обычного парника, который имеется на любом приусадебном участке.

Представьте себе, что атмосфера – это стеклянные стены и крыша теплицы. Как и стекло, она с легкостью пропускает сквозь себя солнечные лучи и задерживает излучение тепла от земли, не давая ему уходить в космос. В результате тепло остается над поверхностью и нагревает приземные слои атмосферы.

Почему возникает парниковый эффект?

Причина появления парникового эффекта заключается в разнице между излучениями, исходящими от Солнца и земной поверхности. Солнце с его температурой 5778 °С дает преимущественно видимый свет, весьма чувствительный для наших глаз. Поскольку воздух способен пропускать этот свет, солнечные лучи с легкостью проходят сквозь него и нагревают земную оболочку. Предметы и объекты у поверхности имеют среднюю температуру около +14…+15 °С, поэтому излучают энергию в инфракрасном диапазоне, не способную проходить через атмосферу в полном объеме. Впервые подобный эффект был смоделирован физиком Филиппом де Соссюром, который выставил на солнце накрытый стеклянной крышкой сосуд, а после измерил разницу температур внутри него и снаружи. Внутри воздух оказался теплее, будто сосуд получил извне солнечную энергию. В 1827 году физик Жозеф Фурье высказал предположение, что такой эффект может происходить и с атмосферой Земли, оказывая влияние на климат.

Именно он сделал вывод, что температура в «парнике» повышается за счет различной прозрачности стекла в инфракрасном и видимом диапазоне, а также благодаря предотвращению стеклом оттока теплого воздуха.

Как парниковый эффект влияет на климат планеты?

При неизменных потоках солнечной радиации климатические условия и среднегодовая температура на нашей планете зависят от ее теплового баланса, а также от химического состава и температуры воздуха. Чем выше уровень парниковых газов у поверхности (озона, метана, диоксида углерода, водяного пара), тем выше вероятность усиления парникового эффекта и, соответственно, глобального потепления. В свою очередь уменьшение концентрации газов ведет к снижению температуры и появлению ледяного покрова в полярных районах. Благодаря отражательной способности земной поверхности (альбедо) климат на нашей планете не раз переходил от стадии потепления к стадии похолодания, поэтому сам по себе парниковый эффект особой проблемы не представляет. Однако в последние годы в результате загрязнения атмосферы выхлопными газами, выбросами ТЭЦ и различных заводов на Земле наблюдается увеличение концентрации углекислого газа, что может привести к глобальному потеплению и негативным последствиям для всего человечества.

Какие последствия парникового эффекта?

Если за последние 500 тысяч лет концентрация диоксида углерода на планете никогда не превышала 300 промилле, то в 2004 году этот показатель составил 379 промилле. Чем грозит это нашей Земле? Прежде всего, ростом окружающей температуры и катаклизмами глобальных масштабов.

Таяние ледников может значительно повысить уровень мирового океана и вызвать тем самым затопление прибрежных районов. Считается, что через 50 лет после усиления парникового эффекта на географической карте может не остаться большинства островов, все морские курорты на материках исчезнут под толщей океанской воды. Потепление на полюсах способно изменить распределение осадков по всей территории земли: в одних районах их число увеличится, в других уменьшится и приведет к засухе и опустыниванию. Негативным последствием роста концентрации парниковых газов выступает также разрушение ими озонового слоя, что уменьшит защиту поверхности планеты от ультрафиолетовых лучей и приведет к разрушению ДНК и молекул в человеческом организме.

Расширение озоновых дыр к тому же чревато потерей многих микроорганизмов, в частности, морского фитопланктона, что может оказать существенное влияние на животных, которые им питаются.

Возможное потепление климата

В настоящее время наблюдается глобальное изменение климата, которое выражается в постепенном повышении среднегодовой температуры начиная со второй половины XX века. При этом среди ученых и экспертов по проблеме изменения климата нет единства во мнениях.

Некоторые из них считают, что наблюдающееся в последнее столетие потепление климата на 0,3 — 0,6°С могло быть обусловлено преимущественно природной изменчивостью ряда климатических факторов. Большинство же ученых связывают его с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов» — диоксида углерода (CO2), метана (CH4), хлорфторуглеродов (фреонов), озона (О3), оксидов азота и др.

Парниковые газы, и в первую очередь СО2, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. Атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с другой — почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей.

Концентрация парниковых газов в атмосфере постоянно увеличивается:

  • в связи с сжиганием человеком все большего количества ископаемого топлива: нефти, газа, угля и др. (ежегодно более 9 млрд т условного топлива);
  • за счет выбросов в атмосферу при промышленном производстве и в быту фреонов (хлорфторуглеродов);
  • за счет выбросов метана (содержание которого увеличивается на 1—1,5% в год) из подземных горных выработок, сжигания биомассы, выделения крупным рогатым скотом и др.;
  • в меньшей степени (на 0,3% ежегодно) растет содержание в атмосфере оксида азота.

Следствием увеличения концентраций этих газов, создающих «парниковый эффект», является рост средней глобальной температуры воздуха у земной поверхности. За последние 100 лет наиболее теплыми были 1980 г., 1981 г., 1983 г., 1987 г. и 1988 г. В 1988 г. среднегодовая температура оказалась на 0,4°С выше, чем в 1950—1980 гг. Расчеты некоторых ученых показывают, что к 2100 г. температура на Земле увеличится на 2—4°С.

Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после ледникового периода, а значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. В первую очередь это связано с предполагаемым повышением уровня Мирового океана, вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т. д.

Повышение уровня океана всего лишь на 0,5—2,0 м к концу XXI в., как прогнозируют ученые, неизбежно приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин более чем в 30 странах, деградации многолетнемерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и к другим неблагоприятным последствиям.

Однако ряд ученых видят в предполагаемом глобальном потеплении климата и положительные экологические последствия, в частности, по их мнению, увеличится продуктивность как естественных фитоценозов (лесов, лугов, саванн и др.), так и агроценозов (культурных растений, садов, виноградников и др.).

Нарушение озонового слоя >Загрязнение гидросферы >

Что такое парниковый эффект?

Парниковый эффект возникает в нижних слоях атмосферы за счет газов от промышленных предприятий, транспорта. Чтобы понять сущность феномена, стоит вспомнить теплицу, которая есть на каждом приусадебном участке. Солнце нагревает крышу парника, температура внутри помещения повышается.

Но стены, выполненные из пластика или стекла, препятствуют выходу теплого воздуха. Поэтому, даже ночью без дополнительного отопления в теплице всегда теплее, чем за ее пределами.

Аналогичная ситуация складывается в масштабах Земли. Сначала вспомним физические основы. Солнечные лучи в инфракрасной части спектра проходят через атмосферу, достигают поверхности земли и нагревают ее. В ответ Земля испускает излучение, которое уходя в космос, помогает ее охладиться.

Этот процесс – постоянный, цикличный. Парниковые газы, вызванные выбросами атмосферу, не дают тепловой энергии от Земли вернуться в космос, что способствует постепенному стойкому повышению температуры.

Чем больше концентрация газов в окружающей среде, тем чувствительнее происходит рост температуры.

История исследований парникового эффекта

О проблеме возникновения парникового эффекта впервые заговорил Жозеф Фурье в статье 1827 года. Основывался на собственных экспериментах и суждениях Соссюра. Исследования проводились на затемненном сосуде, который выставляли на солнце. В результате температура внутри емкости превышала температуру в окружающем пространстве. Причина – свободное проникновение солнечных лучей через стенки сосуда, накопление и ограничение выхода тепла наружу.

Далее эксперименты были продолжены физиком Аррениусом. Он высказал теорию, что дефицит углекислого газа в атмосфере спровоцировал ледниковый период.

Вам будет интересно!  Влияние кислотных дождей на окружающую среду

Во второй половине XX века проблема парникового эффекта и воздействия на климат Земли активно рассматривалась учеными всех стран. Благодаря мощным компьютерам стало возможно математическое моделирование возможных процессов и последствий. Но климат на планете – сложный, многофакторный процесс с множеством дополнительных условий, что создает ограничение в компьютерных моделях.

Для контроля парниковых газов на международном уровне подписывают конвенции:

  • 1992 год – Рамочная конвенция ООН;
  • 2015 год – Киотский протокол, Парижское соглашение.

Утвержденные законодательные акты определяют способы уменьшения сброса опасных газов в окружающую среду.

Немного теории или почему разогревается планета?

Промышленные предприятия, автомобильный транспорт – источники загрязнения углекислым газом. Он поднимается в нижние слои атмосферы, формируя плотный барьер. Солнечное излучение беспрепятственно проходит через углекислый газ, нагревает Землю. В обратную сторону тепло блокируется, что нарушает естественное охлаждение.

Результат парникового эффекта виден не сразу, но изменение климата отрицательно отражается на экологии, человеке, флоре и фауне. Кроме углекислого газа максимальными парниковыми свойствами обладает метан, озон и водяной пар.

Помимо непосредственно парникового эффекта углекислый газ соединяется с другими химическими элементами и выпадает в виде кислотных осадков. Они губительны для растений, домашних животных.

Необходимо отметить, что усилению парникового эффекта в биосфере способствует вырубка лесов. Для фотосинтеза им необходим углекислый газ из атмосферы. Соответственно, они могут его поглощать, уменьшая концентрацию в атмосфере. Сокращение массивов лесов, превращение городов в железобетонные конструкции усугубляет климатическую проблему.

Дополнительно страдает озоновый слой, выполняющий барьерную функцию от агрессивного солнечного излучения. Опасность заключается в комплексе экологических катастроф:

  • повышение температуры на планете;
  • опустынивание территории;
  • попадание через озоновые дыры на Землю солнечной радиации, негативно влияющей на здоровье человека.

Как минимизировать парниковый эффект?

Чтобы выяснить объективную потребность минимизации парникового эффекта, рассмотрим плюсы и минусы самого процесса:

Преимущества

Недостатки

1. Нагрев окружающей среды исключает вероятность глобального похолодания.

2. Рост среднегодовой температуры провоцирует появление новых видов животных, растений.

3. Сформированный барьер защищает планету от пыли из космоса.

1. Нестабильный и крайне изменчивый климат на планете.

2. Резкие перепады температур от летней изнуряющей жары до раннего осеннего снега. Непривычно теплая зима и парадоксально холодная весна – также проявления парникового феномена.

3. Кислотные дожди, засухи, ураганы, цунами, землетрясения.

4. Представители животного мира не успевают привыкнуть к новым условиям климата, что провоцирует их вымирание.

5. Ледники, являющиеся источником пресной воды, неуклонно тают.

6. Уровень Мирового океана растет. При этом его состав кардинально меняется.

7. Площади таежных лесов сокращаются, что приводит к исчезновению животных и птиц, обитающих на этих территориях.

8. Разрушение озонового слоя.

Дебаты о парниковом эффекте и глобальном потеплении ведутся во всех странах мира. Сторонники видят только плюсы явления, противники – исключительно отрицательные стороны. Введенные конвенции и соглашения должны создать баланс между сбрасываемыми парниковыми газами в атмосферу и влиянием на экологию.

Чем грозит парниковый эффект?

Парниковый эффект крайне опасен. Среди глобальных проблем человечества выделяют:

  1. Угроза сельскому хозяйству.

    Таяние льдов повышает уровень моря, что приводит к затоплению прибрежных районов. Посевы гибнут, плодородные земли уходят под воду, пастбища сокращаются. Ситуация губительна для населения, зависимого от урожая.

  2. Опасность исчезновения городов.

    Нью-Йорк, Венеция, города на Лазурном побережье Франции, Санкт-Петербург – все они могут оказаться под водой. По данным статистики при сегодняшних тенденциях повышения температуры океан через 15 лет поднимется на 0,3 метра, к концу XXI века – на 1 метр.

  3. Опустынивание земель.

    Раннее таяние снега, преждевременное завершение сезона дождей – причина пересушивание почвы. Если температура будет подниматься в течение 10 лет ежегодно на 1 градус, то 200 млн. гектаров леса станут безжизненными степями.

  4. Дисбаланс в цепи питания.

    Нагрев воздуха провоцирует изменение температуры воды. Представители животного мира океана постепенно исчезают за счет невозможности приспособиться к быстро меняющимся условиям. Привычное биоразнообразие сокращается. Животные и птицы, проживающие на прибрежных районах, теряют источники питания. Равновесие экосистемы становится под угрозой.

  5. Изменчивость климата.

    Смещение границ сезонов, увеличение количества штормов, ураганов – проявления нестабильности погоды.

  6. Обострение хронических заболеваний.

    В первую очередь страдает сердечно-сосудистая и бронхолегочная система. С ростом температуры возрастает риск инфекционных заболеваний. Малярия, распространенная в странах Африки, займет обширный ареол поражения.

Чтобы сохранить человечество, все государства должны приложить максимум сил для поиска путей решения вопроса.

Действия, способные спасти землю

Экологи всего мира понимают, что полностью предотвратить негативные последствия деятельности человека сегодня уже невозможно. Но можно исключить усиление парникового феномена, предупредить необратимые катастрофы. Для реализации антипарникового эффекта ученые предлагают следующие варианты:

  • прекратить массовую вырубку лесов;
  • перейти на экологически чистый автотранспорт – электромобиль;
  • внедрить альтернативные виды получения энергии;
  • бороться с лесными пожарами, предупреждать их появление;
  • устанавливать жесткие контролирующие меры для нарушителей экологии;
  • ужесточить законодательство в сфере защиты окружающей среды.

Восстановить разрушенные элементы экосистемы не получится, но уменьшить антропогенное (созданное не естественным путем) воздействие на окружающую среду пока доступно. Активная реализация защитных проектов сохранит комфортный уровень жизни на планете для всех ее обитателей.

Сохранение лесов

Только прекращение несанкционированной вырубки лесов не решит проблему. Необходимо восполнять имеющийся дефицит с помощью посадки новых саженцев.

Деревья не только создают прекрасный пейзаж, но и с помощью фотосинтеза преобразуют углекислый газ из атмосферы в кислород.

Использование электромобилей

Сегодня в каждой семье есть автомобиль или даже несколько. Постепенно количество автотранспорта в городах превышает численность населения. Выбрасываемые в атмосферу газы усиливают эффект.

Экологически чистый вид машин – электромобили. Их использование сохранить окружающую среду. Поэтому автопром сегодня активно занимается их разработкой и внедрением в массовое производство.

Альтернатива углеводородному топливу

Альтернативные виды энергии – солнечная, геотермальная, биотопливо, ветроэнергетика. Все это перспективные направления получения и использования энергии. Сжигание угля, нефти, газа – то, от чего следует отказаться, защищая окружающую среду.

Парниковый эффект – это не вулкан, пепел которого виден на сотни километров. Но последствия повышения климата на планете станут видны уже в ближайшем будущем. Задача человека – оставить планету для следующих поколений в состоянии, пригодном для жизни и развития.