Проблема «парникового эффекта»

Состав атмосферы, как и расстояние от Земли до Солнца, определяет «бюджет» энергии атмосферы, который, в свою очередь, обусловливает все - от температуры у поверхности Земли до характера атмосферной циркуляции, перераспределяющей солнечную энергию над поверхностью. Атмосфера относительно прозрачна для видимых лучей. Земля и атмосфера поглощают примерно 67% солнечного излучения. Около 33% излучения атмосфера и поверхность Земли отражают обратно. Лучше всего отражают облака, атмосферная пыль, молекулы атмосферных газов, снег и земля, лишенная растительности. Доля падающего излучения, которое отражается обратно в космос (альбедо планеты), может существенно колебаться при изменении климата, росте концентрации пыли во время извержения вулканов, вырубке леса на больших территориях. Уменьшение или рост альбедо приведут к нагреванию или охлаждению Земли. В среднем поверхность Земли передает атмосфере количество энергии, равное тому, которое она поглощает. Средняя глобальная температура у поверхности Земли составляет около 15°С. Именно такая температура необходима для поддержания на Земле теплового равновесия. Средние колебания температуры не превышают 10°С за 10⁵ лет, 1°С за 10³ лет и составляют десятые доли градуса Цельсия за последние 100 лет.

Земля освобождается от поглощенной энергии, испуская тепловое инфракрасное излучение. В равновесном состоянии, когда температура Земли не меняется, энергия солнечного излучения, падающего на Землю, совпадает с энергией теплового излучения Земли. С учетом разницы температур поверхности Солнца и Земли можно заключить, что каждый фотон солнечного излучения распадается в среднем на Тс/Тз = 20 фотонов теплового излучения Земли. По закону сохранения энергии в отсутствие атмосферы тепловой поток от Земли должен был бы совпадать с потоком солнечной энергии, поглощенной поверхностью Земли. Расчеты показывают, что при этом температура поверхности Земли составляла бы 5°С. Тот факт, что реальная температура земной поверхности на 10°С выше, связан с наличием атмосферы, играющей роль фильтра с односторонним пропусканием, за счет чего создается так называемый «парниковый» (оранжерейный, тепличный) эффект. Углекислый газ является одним из главных виновников «парникового эффекта», потому что другие известные «парниковые газы» (а их около сорока) определяют лишь примерно половину глобального потепления. Подобно тому, как в парнике стеклянная крыша и стены пропускают солнечную радиацию, но не дают уходить теплу, так и- углекислый газ вместе с другими «парниковыми газами» практически прозрачны для солнечных лучей, но задерживают длинноволновое тепловое излучение Земли, не дают ему уходить в космос. При этом часть его уходит в космическое пространство, а часть возвращается обратно на поверхность Земли и оттуда вновь поступает в атмосферу. В результате температура приземного слоя воздуха повышается. Ежегодно на Земле сжигается около 2 млрд. т ископаемого топлива, что означает поступление в атмосферу почти 5,5 млрд. т углекислого газа. Еще приблизительно 1,7 млрд. т СО₂ поступает туда же за счет сведения и выжигания тропических лесов и окисления органического вещества почвы (гумуса).

Потепление климата ведет к таянию полярных льдов и повышению уровня Мирового океана. Глобальное потепление может вызвать смещение основных зон земледелия до нескольких сот километров на каждый градус изменения температуры. Кроме того, возможно изменение частоты и характера экстремальных воздействий на сельское хозяйство, обусловленных большими наводнениями, устойчивыми засухами, лесными пожарами и вредителями сельскохозяйственных культур. Существует, однако, и другое мнение относительно потепления климата. Группа ученых под руководством М. И. Будыко выяснила, что скорость образования карбонатных отложений в первом приближении пропорциональна количеству СО₂ в атмосфере. Приняв за основу это предположение, они рассчитали изменения концентрации СО₂ в атмосфере в фанерозое, т. е. в последние 570 млн. лет. Это означает, по данным М. И. Будыко, возврат к климатическим условиям конца третичного периода, т. е. на несколько миллионов лет назад. В то время климат был более теплым и влажным, растительности было больше, как из-за благоприятного климата, так и из-за повышенного содержания СО₂ в атмосфере. Таким образом, М. И. Будыко видит определенные положительные стороны глобального потепления климата.

Для решения проблем «парникового эффекта» прежде всего, необходимы крупные изменения в мировой энергетике:

- сокращение потребления угля, замена его природным газом;

- развитие атомной энергетики;

- развитие альтернативных видов энергетики (ветровой, солнечной, геотермальной);

- всемирная экономия энергии.

На конференции в Рио-де-Жанейро в 1992 г. принята Конвенция ООН об изменении климата, основным положением которой являются международная координация и объединение усилий в борьбе с изменением климата и его неблагоприятными последствиями для планеты.