Московский Авиационный Институт

(ГТУ)

Тема реферата:

«Парниковый эффект»

Дисциплина Экология

Студентка:

Группа: 05-306

Дата: 25.11.2008г.

Преподаватель:

к.э.н., доцент Метечко Л.Б.

каф.503

Москва 2008г.

Содержание

1. Введение.......................................................................................3

2. Парниковый эффект – глобальная экологическая проблема...4

3. Источники загрязнения атмосферы...........................................5

4. Тенденции глобального потепления..........................................7

5. Опасен ли парниковый эффект?...............................................10

6. Проект по бурению антарктического ледникового купола Конкордия...................................................................................12

7. Изменение климата в Российской Федерации........................13

8. Способы борьбы с парниковым эффектом.............................14

9. Заключение................................................................................17

10. Литература................................................................................18

Введение

В последние годы резко возрос интерес к проблеме парникового эффекта на Земле, особенно к последствиям антропогенного выброса в атмосферу газов, поглощающих инфракрасное излучение (ИК) и, прежде всего, углекислого газа - продукта сжигания угля, углеводородного топлива и производства цемента. При этом обычно прогнозируются печальные последствия для климата нашей планеты: его резкое потепление и, как следствие этого, таяние ледниковых покровов, повышение уровня Мирового океана с затоплением густо населенных прибрежных регионов суши. Опасения аналогичных катастрофических явлений и давления экологических организаций заставляют Правительства разных стран выделять огромные средства на борьбу с последствиями потепления климата, якобы связанного с антропогенными выбросами в атмосферу "парниковых газов".

Климат планеты стремительно меняется. Из семнадцати последних лет (1981-1997 гг.) четырнадцать оказались самыми теплыми за всю историю метеорологических наблюдений (начиная с середины ХVII века), а 1995 г. был на 0,75 °С теплее климатической нормы конца прошлого века. Явно обозначившаяся тенденция к потеплению может привести в обозримом будущем к серьезным последствиям для состояния экосистем, отразиться на хозяйственном производстве, уровне Мирового океана, состоянии береговой линии на всем ее протяжении и многом другом.

В широком общественном сознании укрепилась простая схема взаимодействия человеческой деятельности и климата - образующийся при сжигании органического топлива углекислый газ накапливается в атмосфере и задерживает часть отраженного поверхностью Земли солнечного излучения, что приводит к возрастанию температуры (так называемый парниковый эффект). В действительности все обстоит не так просто.

Парниковый эффект – глобальная экологическая проблема.

Парниковый эффект вызывается увеличением содержания в атмосфере углекислого газа, который образуется при сжигании в огромных количествах топлива. Углекислый газ, как стеклянный колпак в парнике, пропускает солнечные лучи, но задерживает идущее от земли тепло. Из-за этого нижние слои атмосферы нагреваются и происходит глобальное потепление климата. Этот эффект усиливают угарный газ, оксиды азота и метан, которые выбрасываются автотранспортом.

Глобальное потепление климата подтверждается смягчением зим и таянием ледников в Арктике, на хребтах Кавказа и других гор.

В ближайшие 100 лет может исчезнуть Гольфстрим, что приведет к необратимым изменениям климата в Северной Атлантике. Причиной этого является таяние льдов. Кроме исчезновения Гольфстрима глобальное потепление может привести к подъему уровня мирового океана на 5 метров: Антарктида тоже стремительно тает.

Накопление углекислого газа в атмосфере – одна из основных причин парникового эффекта. Углекислый газ действует в атмосфере, как стекло в оранжерее: он пропускает солнечную радиацию и не пропускает обратно в космос инфракрасное (тепловое) излучение Земли. Содержание парниковых газов – СО2, метана и др. – неуклонно увеличивается. Двуокись углерода в атмосфере действует как мощный поглотитель земного излучения, которое в противном случае рассеивалось бы в космическом пространстве. Поглощая и вновь отдавая эту энергию излучения, двуокись углерода делает атмосферу теплее, чем она была бы в противном случае.

По оценкам ученых, без парникового эффекта средняя температура поверхности Земли была бы на 30 градусов ниже нуля и никакой жизни на ней скорее всего не было бы. Именно парниковый эффект, являясь природным одеялом, создает благоприятные условия жизни на земле. Парниковый эффект , то есть степень поглощения инфракрасного излучения земной поверхности, обусловлен наличием многоатомных газов (СО2, пары H20, СН4), непрозрачных для теплового излучения. В наше время парниковый эффект в среднем на 78% порожден парами воды и только на 22% углекислым газом при их объемном соотношении 1:10. Вкладом других газов можно пренебречь.

Влияние парникового эффекта на климат в зависимости от концентрации СО2 хорошо известно метеорологам. Он в основном повышает температуру зимой в высоких широтах и практически не влияет на температурный режим низких широт . Это объясняется следующим. Вышеупомянутое соотношение вкладов водяного пара и СО2 в парниковый эффект наблюдается только раз в год. В высоких широтах при снижении зимней температуры концентрация водяного пара в атмосфере резко снижается, так как он конденсируется и выпадает в виде осадков. В результате парниковый эффект резко снижается и температура атмосферы уменьшается. Кибернетики сказали бы, что имеет место сильная обратная связь. При дальнейшем снижении температуры водяной пар вымораживается из атмосферы, на землю выпадает снег и резко увеличивается отражение лучистой энергии, поступающей от солнца. Физики и метеорологи сказали бы, что увеличивается альбедо (доля отраженной лучистой энергии) Земли. Это вторая сильная обратная связь. А вот концентрация СО2 в атмосфере не зависит от этих факторов. Именно парниковый эффект от СО2 сохраняет тепло в атмосфере при вымораживании из нее водяного пара. Увеличение концентрации СО2 приведет к тому, что снижение температуры и вымораживание водяного пара, а также выпадение снега и увеличение альбедо будет проходить в существенно меньшей степени.

Итак, наличие СО2 в атмосфере играет важную роль для улучшения климата, прежде всего в зимнее время. Но наличие СО2 в атмосфере еще важнее для стабилизации климата при воздействии случайных факторов, приводящих к временному похолоданию, которые в отсутствие СО2 могли бы вызвать оледенение. Очень показательно, например, сравнение климата на Марсе и Венере. Уровень температуры на Марсе таков, что там не только вода, но и СО2 вымораживаются из атмосферы настолько, что давление марсианской атмосферы, состоящей в основном из СО2, составляет всего 0,6% земной. Поэтому на Марсе наблюдаются водяные и углекислотные льды. На Венере, получающей в два раза больше тепла от Солнца, атмосфера также в основном состоит из СО2 и имеет давление 90 атмосфер. Из-за мощного парникового эффекта температура на поверхности Венеры составляет 500 С.

В настоящее время концентрация углекислого газа в атмосфере составляет 0,032% (в городах - 0,034%). Медики утверждают, что для здоровья человека концентрация СО2 в воздухе безвредна до уровня 1% , т.е. человечество имеет еще достаточно времени для решения этой проблемы.

Пессимистические прогнозы последствий антропогенного потепления климата основаны на представлении о существовании динамического равновесия между всеми компонентами природной среды и опасности нарушения этого равновесия. В частности, антропогенное потепление климата и связанное с ним уменьшение, а затем и исчезновение масс снега и льда в высоких широтах и на полюсах Земли значительно ослабят меридиональную атмосферную циркуляцию и, как следствие этого, увлажненность материков. Какими бы ни были последствия увеличения СО2 в воздухе, их положительный эффект не идет ни в какое сравнение с отрицательным (таяние материковых ледников и деградация многолетней мерзлоты), который неизбежен в случае "антропогенного перегрева" Земли.

Источники загрязнения атмосферы.

В 1996 г. правительство России приняло федеральную целевую программу ''Предотвращение опасных изменений климата и их отрицательных воздействий''.

Суммарные промышленные выбросы углерода в России в 1990 г. составили около 650-700 млн. т. Наиболее загрязняющими атмосферу отраслями являются топливно-энергетическая, нефтехимическая, металлургическая и транспортная.

Воздействие энергетики на состояние воздушного бассейна определяются в основном видом сжигаемого топлива. Выбросы электростанций, потребляющих уголь, составляют 139 млн.кг в год окислов серы, 21 млн. кг окислов азота, 5 млн. кг твердых частиц.

Черная металлургия – следующий по интенсивности источник загрязнения атмосферы. Огромную роль в загрязнении атмосферы играют выбросы сталеплавильных цехов.

Большое количество углеводородов содержится в выбросах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит из-за недостаточной герметизации оборудования.

Один из главных источников загрязнения атмосферы углекислым газом – автомобильный транспорт. Автомобиль можно назвать химической фабрикой на колесах. На долю автомобиля приходится 60% всех вредных веществ в городском воздухе. Автомобильные выхлопные газы – смесь примерно 200 веществ. В них содержатся углеводороды, – не сгоревшие или не полностью сгоревшие компоненты топлива, доля которых резко возрастает, если автомобиль работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости на старте, т.е. во время заторов или у красного сигнала светофора.

Рядом экологов была выдвинута разумная идея ''налога на выделенную углекислоту''. Страна, не зависимо от уровня индустриального развития, получит определенную квоту на производство СО2. Богатые страны смогут покупать квоты на выбросы углекислоты у более бедных стран. Такие рыночные отношения смогли бы помочь, например, Бразилии получить дополнительные средства на борьбу с уничтожением тропического леса. Этот налог помог бы повысить инвестиции в разработку альтернативных источников энергии.

Первый налог на производство углекислоты был введен Швецией в 1990 г. Министерство по защите окружающей среды поставило задачу снизить к

2000 г. в стране эмиссию СО2 на 2,5% .Введен так же налог на сжигание угля, нефти и природного газа.

Тенденции глобального потепления.

П. Джоунс и Томa М.Л. Уигли в статье “Тенденции глобaльного потепления” предстaвляют результaты 10 лет нaучных исследовaний по изменению климaтa нa всей нaшей плaнете зa 130 лет с 1860г. по 1990г. Полученные результaты уже нa уровне 1990 годa вызывaют эффект - “Ну погодa, ты дaешь !”.

Первое. Крaтко из результaтов следует, что зa 130 лет общемировaя (по Земле) и среднегодовaя (по времени) темперaтурa увеличилaсь нa 0.5 грaдусa. Вроде бы - “мелочь”. Только нaдо учесть, что по рaсчетaм рaзных aвторов повышение этой темперaтуры нa 1.5 - 2.5 грaдусa вызывaет исчезновение “ледяных шaпок” Земли и повышение общего уровня мирового океaнa нa 100 - 150 метров (тaкже по оценкaм рядa aвторов). Последствия этого избыткa воды можно проследить по обычным геогрaфическим кaртaм Америки, Англии, Зaпaдной Европы, Голлaндии, Японии, Индонезии ...

Второе.Грaфик динaмики изменения темперaтуры зa этот 130 летний период, предстaвленный нa рисунке, имеет, при усреднении, вид нaрaстaющей со временем кривой (типa экспоненты).

Нa исходном грaфике можно отметить: длинное медленное повышение темперaтуры с 1860г. примерно до 1925г. и нaрaстaющий темп её увеличения в 25 - 45 годaх с блоком мощного потепления в 38 - 45 годaх. Зaтем прaктически стaбилизaция среднего знaчения темперaтуры в период 45 - 77 годов, но тaкже с блоком мощного потепления в 56 - 63 годaх и новый - мaксимaльный - темп нaрaстaния темперaтуры с 75 по 90 год. Похоже, что результaты особо aктивной aнтропогенной деятельности в XX веке с обильным выделением энергии и продуктов сгорaния - вторaя мировaя войнa и рaсширенные испытaния aтомно-водородного оружия до Кубинского кризисa - проявились нa грaфике Джоунсa-Уигли.

Можно предстaвить грaфик динaмики Джоунсa-Уигли в форме усредненной экспоненты. Тогдa, нa бaзе этой экспоненты, оценкa темпa изменения среднегодовой темперaтуры Земли предскaзывaет: - очень знaчительное ( до 0.5 грaдусa) дaльнейшее изменение среднегодовой темперaтуры зa период 1990 - 2010гг. (что было достигнуто рaнее только зa предыдущие 130 лет). Тaкое увеличение следует из крутизны этого учaсткa экспоненты в течении 1990 - 2050 годов. Экстрaполяция по этой кривой общего результaтa изменения темперaтуры к 2025 году приводят к оценке повышения среднегодовой темперaтуры по всей Земле нa 1.7 - 1.8 грaдусов.

Джоунс и Уигли рaссмотрели тaк же влияния рaзличных внешних и внутренних природных и техногенных фaкторов нa результaты реaльного изменения темперaтуры. Они оценили вклaд внутренних естественных низкочaстотных воздействий (изменение циркуляций в aтмосфере и океaнaх, тепловую инерционность океaнов) в виде 50% вклaдa от величины нaблюдaемого общего потепления. Оценкa “влияния Солнцa - неопределенное, но, кaк предстaвляется” в стaтье, - “оно невелико”. Тaк же отмечено, что определенный вывод о влиянии вулкaнов трудно сделaть. Предвaрительный aнaлиз привел aвторов к выводу о знaчимости и необходимости изучения влияния нa изменение средней темперaтуры причин, которые достaточно изучены, - причин “пaрникового эффектa”. Этот эффект, обусловленный ростом концентрaции пaрниковых гaзов, создaют, в основном, продолжaющиеся уже двa столетия выбросы ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ дымовых гaзов, зaдерживaющих излучaемое Землей тепло в Космос.

Для выделенного “пaрникового эффектa” aвторaми проведено компьютерное моделировaние с учетом рaзного родa моделей “пaрниковых эффектов”. Результaты рaсчетов тaкже приведены нa грaфике 130-летнего изменения темперaтуры в виде двух (верхней и нижней) грaничных глaдких возрaстaющих кривых. Грaфик реaльного изменения темперaтуры рaсположен между ними. Сущность результaтов рaсчетов aвторы вынесли в текст нa рисунке. Из детaлизaции прогнозa, полученного по этим модельным кривым, можно отметить, что к 2015г. темперaтурa повысится нa 1 - 2.2 грaдусa, a к 2050 нa 2 - 4 грaдусa. Результaт: - лед, кaк тaковой, - исчезнет, что по срокaм совпaдaет с результaтaми “Римского Клубa”.

Опасен ли парниковый эффект?

Советский климатолог и метеоролог, член-корреспондент АН СССР Михаил Иванович Будыко еще в 1962 году первый опубликовал соображения о том, что сжигание человечеством огромного количества разнообразных топлив, особенно возросшее во второй половине XX века, неизбежно приведет к тому, что содержание углекислого газа в атмосфере будет увеличиваться. А он, как известно, задерживает отдачу с поверхности Земли в космос солнечного и глубинного тепла, что приводит к эффекту, который мы наблюдаем в застекленных парниках. Вследствие такого парникового эффекта средняя температура приземного слоя атмосферы должна постепенно повышаться.

Новая идея у нас в стране многими учеными сначала была встречена скептически. Считали, что такой процесс может иметь лишь очень отдаленные последствия, что избыток углекислого газа в атмосфере будет быстро поглощаться водами Мирового океана, которые действительно содержат его в растворенном виде больше, чем вся атмосфера Земли.