Парниковый эффект

Парниковый эффект – это потепление климата на нашей планете из-за увеличения содержания в атмосфере парниковых газов (фторхлорметаны, NO_x, CH ₄, CO ₂). Молекулы этих газов обладают избирательным характером поглощения электромагнитных волн различной длины. Парниковые газы слабо поглощают прямое коротковолновое солнечное излучение и не пропускают обратное инфракрасное длинноволновое излучение нагретой земной поверхности.

В ядре Солнца протекают термоядерные реакции, связанные с синтезом атомов водорода и гелия. В ходе этих превращений выделяется рентгеновское и гамма излучение. По мере перехода от ядра Солнца к его поверхности электромагнитные волны многократно трансформируются и покидают Солнце с длиной волны, соответствующей температуре его наружного слоя.

Солнечная радиация поглощается в тропосфере парами воды, молекулами углекислого газа СО ₂, молекулами кислорода О ₂ и других веществ, а также аэрозолями и частицами пыли. Наиболее жестокие ультрафиолетовые лучи поглощаются озоновым слоем. В верхние слои атмосферы поступает радиации ~1050 кДж/см²год, из них 250 кДж/см²год поглощается атмосферой, 450 кДж/см²год поглощается земной поверхностью, 350 кДж/см²год отражается земной поверхностью в космос.

Солнечное излучение, попадающее на Землю, несет электромагнитную энергию, максимальное значение которой приходится на волны длинной 0,47 мкм. В основном на Землю поступает излучение с длиной волны λ = 0,5-0,8 мкм. Молекулы СО₂ имеет максимум поглощения для волн длиной λ = 10 мкм. Поэтому первичное коротковолновое солнечное излучение практически мало поглощается молекулами парниковых газов. Это первичное излучение нагревает земную поверхность. Нагретая поверхность Земли излучает инфракрасные лучи обратно в атмосферу. Нагретая атмосфера возвращает полученную тепловую энергию в нижние слои тропосферы. Теплопотери в космос из-за избыточной концентрации парниковых газов сокращаются. Возникает парниковый эффект, регулирующий температуру земной поверхности.

Средняя температура на поверхности нашей планеты на уровне моря в 2010 году составляла 14,17^оС. Повышение температуры вследствие естественного парникового эффекта на Земле +39^оС. Если бы не было парникового эффекта, средняя температура на уровне моря составила бы 14^о – 39^о = -25^оС.

Ежегодно в атмосферу планеты с промышленными выбросами поступает около 1 тонны СО ₂ в расчете на одного жителя планеты. Содержание СО ₂ в прошедшее столетие возросло более чем в 2 раза. За последние 100 лет наибольший вклад в глобальное потепление внесли следующие парниковые газы: СО ₂ – 66 %, СН ₄ – 18 %, ФХМ – 8 %, NO_x – 3 %, остальные газы – 5 %.

В соответствии с Киотскими соглашением к 2010 году выбросы углекислого газа должны были понизиться по сравнению с 1990 г. на
15 %.

Отрицательные последствия парникового эффекта:

Повышение уровня мирового океана. Причины: таяние материковых и горных ледников, а также тепловое расширение океана. За предыдущие 100 лет уровень мирового океана вырос примерно на 25см. К 2100г повышение уровня океана по оценкам учёных достигнет 1,5-2,0 м. Будут затоплены значительные прибрежные территории целого ряда стран.

Положительные последствия парникового эффекта:

Из-за повышения температуры и увеличения концентрации углекислого газа СО ₂ активизируется фотосинтез, повышается продуктивность культурных растений. Лабораторные исследования показали, что удвоение концентрации СО ₂ повышает урожайность хлопка на 124 %, помидор – 40 %, фасоли, гороха – 43 %, пшеницы и риса на 20 %. В целом по России урожайность может вырасти на 67 %. Однако негативные последствия парникового эффекта, а именно повышение уровня воды в Мировом океане, отрицательно повлияет на жизнь более 30 стран. Поэтому ООН ведёт активную работу по предотвращению глобального потепления климата.