Региональные и глобальные негативные явления. Парниковый эффект

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет»

Институт управления рисками и безопасностью жизнедеятельности в АПК

Кафедра: «Техносферная безопасность»

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему:

«Региональные и глобальные негативные явления. Парниковый эффект»

Студентки:

Лыковой Анны Ивановны

Руководитель проекта:

Гайсина А.А.

Оренбург, 2012г.

Содержание

Введение

1. Региональные негативные явления

2. Глобальные негативные явления

3. «Парниковый» эффект

3.1 История исследования «парникового» эффекта

3.2 Причины и источники возникновения «парникового» эффекта

3.3 Механизм образования «парникового» эффекта

3.4 Последствия «парникового» эффекта

Заключение

Список использованных источников

Приложения

региональный глобальный парниковый

Введение

Вопросы, касающиеся региональных и глобальных негативных явлений, являются очень актуальными в наше время.

Все больше на Земле возникает как региональных, так и глобальных негативных явления, связанных не только с естественными процессами, но и с деятельностью человека.

В последнее время все более участились разговоры о явлении, получившим название «парникового» эффекта. И сейчас уже ясно, что составная часть «парникового» эффекта - глобальное потепление, приобрело невероятные ранее размеры и угрожает многим территориям земного шара, в том числе и России.

Тема моей курсовой работы «Региональные и глобальные негативные явления. Парниковый эффект».

Целью моей работы является изучение региональных и глобальных негативных явлений и «парникового эффекта».

В соответствии с поставленной целью были определены задачи:

- рассмотреть региональные и глобальные негативные явления;

- изучить историю возникновения «парникового» эффекта;

- выяснить причины и источники возникновения «парникового» эффекта;

- установить механизм образования «парникового» эффекта;

- определить последствия «парникового» эффекта и способы борьбы с данным глобальным негативным явлением;

1. Региональные негативные явления

Негативные явления иногда воздействуют одновременно на территории и население двух и более городов или областей. В этом случае негативные явления становятся региональными. В основном к источникам региональных негативных явлений относят стихийные бедствия (Рисунок 1).

Стихийное бедствие - происшествие, связанное со стихийными явлениями на Земле и приведшее к разрушению биосферы, техносферы, к гибели и потере здоровья людей, уничтожению имущества человека (Рисунок 2).

Наводнения. Наводнения - затопление значительных территорий, возникающее в результате разлива рек во время половодья и паводков, ливневых дождей, ледяных заторов рек, обильного таяния снегов и других природных причин. При наводнении разрушаются гидротехнические и дорожные сооружения. Наводнения могут повлечь за собой человеческие жертвы и уничтожение имущества человека.

Цунами. Цунами -- длинные волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме. Причиной большинства цунами являются подводные землетрясения, во время которых происходит резкое смещение (поднятие или опускание) участка морского дна. Цунами образуются при землетрясении любой силы, но большой силы достигают те, которые возникают из-за сильных землетрясений. В результате землетрясения распространяется несколько волн. Более 80 % цунами возникают на периферии Тихого океана. Высота волны у берега в случае цунами не является определяющим фактором. В зависимости от конфигурации дна возле берега, явление цунами может пройти вовсе без волны, в обычном понимании, а как серия стремительных приливов и отливов, что также может привести к жертвам и разрушениям.

Землетрясения. При землетрясениях в окружающем пространстве наблюдается сейсмический удар, происходит деформация горных пород, возможно извержение вулканов, нагон воды (цунами), смещение горных пород, снежных масс, ледников и т.д.

Ежегодно на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них так незначительны, что они остаются незамеченными. Действительно сильные землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели.

Скольжению пород вдоль разлома вначале препятствует трение. Вследствие этого, энергия, вызывающая движение, накапливается в форме упругих напряжений пород. Когда напряжение достигает критической точки, превышающей силу трения, происходит резкий разрыв пород с их взаимным смещением; накопленная энергия, освобождаясь, вызывает волновые колебания поверхности земли -- землетрясения. Землетрясения могут возникать также при смятии пород в складки, когда величина упругого напряжения превосходит предел прочности пород, и они раскалываются, образуя разлом.

Сейсмические волны, порождаемые землетрясениями, распространяются во все стороны от очага подобно звуковым волнам. Точка, в которой начинается подвижка пород, называется фокусом, очагом или гипоцентром, а точка на земной поверхности над очагом -- эпицентром землетрясения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается.

Скорости сейсмических волн могут достигать 8 км/с.

Извержения вулканов. При извержении вулканов чаще всего наблюдаются: деформация и сотрясения земной поверхности; выброс и выпадение продуктов извержения; движение лавы, грязевых, каменных потоков; гравитационное смещение горных пород. В атмосферу вырывается большое количество паров и газов, приводящих к химическому загрязнению атмосферы. Раскаленная лава приводит к тепловому загрязнению окружающей среды с потенциальной опасностью образования крупномасштабных пожаров. Нередко в кратерах в период покоя образуются озера, тогда в период извержения водогрязевые потоки представляют опасность даже большую, чем потоки лавы (из-за больших скоростей перемещения потоков по склонам).

Ураганы. Ураган - это метеорологические явления, при котором движение воздуха весьма быстрое и сильное, а главное продолжительное, вследствие чего он обладает огромной разрушительной силой. То есть, ураган - это гигантский атмосферный вихрь с высокой скоростью воздушного потока - более 30 м/сек и убывающим к центру давлением воздуха.

В большинстве своём ураганы - это стихийные бедствия, которые длятся от 3 до 14 дней, приводящие к большим разрушениям и, даже, - к человеческим жертвам. При ураганах зона разрушений по ширине достигает нескольких сотен, а бывает и тысяч км. Это говорит о широте фронта урагана, притом, что область в самой середине урагана, его «глаз», приблизительно до 50 км, зона со слабым ветром, ясным небом и очень низким давлением. Глаз урагана от окружающего его урагана отделяет стена глаза - это образованное кучево-дождевыми облаками кольцо, которое и обеспечивает в этой зоне самые сильные осадки и ветры. Мощные ливни направлены к центру циклона, поэтому их называют спиральными полосами выпадения осадков. Со стеной глаза урагана связаны самые сильные ветры и самые тяжёлые осадки.

Разрушительная сила ураганов связана с тем, что ураган, как бы «всасывает в себя» предметы практически любого веса в зависимости от мощности урагана, а потом переносит их на большие расстояния. Человеческие жертвы связаны именно с этим.

2. Глобальные негативные явления

Негативные явления могут воздействовать на весь Земной шар в целом (все страны, моря и океаны). В этом случае негативные явления считаются глобальными. Такие негативные явления как кислотные дожди, разрушение озонового слоя, «парниковый» эффект, изменение климата, загрязнение вод и др. относят к глобальным негативным явлениям. Решением проблем глобальных негативных явлений совместно занимаются почти все страны Мира.

Кислотные дожди. В последние 15-20 лет возникла экологическая проблема кислотных дождей. При сжигании различных видов топлив, а также с выбросами различных предприятий в атмосферу поступает значительное количество оксидов серы и азота. При взаимодействии их с атмосферной влагой образуются азотная и серная кислоты. К ним примешиваются органические кислоты и некоторые соединения, что в сумме дает раствор с кислой реакцией.

Согласно расчетам, доля диоксида серы в образовании кислых осадков составляет около 70%. Появлению кислых осадков способствует также углекислый газ.

Кислые осадки особенно типичны для Скандинавских стран, а также Англии, ФРГ, Бельгии, Дании, Польши, Канады, северных районов США.

В России очаги образования приходятся на Кольский полуостров, Норильск, Челябинск, Красноярск и другие районы. В городах до 70-90% загрязнений в атмосферу, в том числе и способствующих образованию кислых осадков, поставляет автотранспорт.

Разрушение озонового слоя. Техногенные загрязнения атмосферы не ограничиваются приземной зоной. Определенная часть примесей поступает в озоновый слой и разрушает его. Разрушение озонового слоя опасно для биосферы, так как сопровождается значительным повышением доли ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 290 нм, достигающего земной поверхности. Эти излучения губительны для растительности, особенно зерновых культур, представляют собой источник канцерогенной опасности для человека, стимулируют рост числа глазных заболеваний. По некоторым данным уменьшение концентрации озона на 1% вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 2%.

Основными веществами, разрушающими озоновый слой, являются соединения хлора и азота. По оценочным данным, одна молекула хлора может разрушить до 10⁵ молекул озона, а одна молекула оксидов азота - 10 молекул.

Источниками поступлений соединений хлора и азота в озоновый слой могут быть: вулканические газы, технологии с применением фреонов, атомные взрывы, самолеты и ракеты, содержащие в выхлопных газах соединения азота и хлора. Значительное влияние на озоновый слой оказывают фреоны, продолжительность жизни которых достигает 100 лет.

Озоновый слой задерживает тепло, рассеивающееся с поверхности Земли. По мере уменьшения количества озона в атмосфере температура воздуха снижается, изменяется направление господствующих ветров и меняется погода. Результатом могут стать засухи, неурожаи, нехватка продовольствия и голод. Некоторые ученые подсчитали, что даже если будут приняты меры и прекратится всякая деятельность, разрушающая озоновый слой, то на восстановление его в полном объеме уйдет 100 лет.

Загрязнение вод. Пресная вода в биосфере составляет всего 2%, из которых 99% приходится на лед. В реках и озерах содержится всего 90 тыс. км³ пресной воды, ее потребление человечеством составляет 4 тысячи км³ в год (70% - сельское хозяйство, 30% - промышленность и коммунальное хозяйство). Истощение запасов пресной воды наступит через несколько десятков лет.

Пресная вода повсеместно загрязнена, общая масса загрязнителей составляет более 15 млрд. тонн в год. Наиболее опасные загрязнители - тяжелые металлы, фенолы, пестициды, поверхностно-активные вещества, нефтепродукты (Таблица 1). Загрязнения воды вызывают рак, кариес, эпидемии, умственную отсталость и другие заболевания.

Твердые и опасные отходы. К концу ХХ века на Земле сжигалось в год 3,5 млрд. тонн нефти, 5,5 млрд. тонн угля, добывалось 2,5 млрд. тонн металла, 3 млрд. м³ древесины и т.п. Основными потребителями служат развитые страны, которые при населении 1 млрд. человек расходуют более 50% энергии, 70% металлов и порождают 75% всех отходов, значительная доля которых (древесины, металлических руд и пр.) остается в странах - поставщиках сырья. Многоотходные производства (выплавка железа, алюминия) перемещаются в слаборазвитые страны. В среднем масса отходов на человека в мире составляет 50 т/год, в ФРГ - 10 тонн, в Японии - 4 тонны. Например, в Европе масса отходов такова, что ими можно покрыть всю ее территорию слоем толщиной 10 см.

Химические отходы - это, образно говоря, бомбы замедленного действия. В год образуется 500 млн. тонн опасных отходов, из них 50% в США. На втором месте по количеству отходов находится Россия, на третьем - Индия. Вредные отходы содержат тяжелые металлы (свинец, кадмий, ртуть), которые, накапливаясь в организме человека (печень, почки), вызывают отравление, болезни, снижение репродуктивной функции. Кроме того, происходит химическое загрязнение почвы (Таблица 2).

Наиболее опасны радиоактивные отходы (РАО). Первая атомная бомба была взорвана 67 лет назад (1945 г.), с тех пор в мире было произведено около 2 тыс. взрывов. В результате радиоактивный фон планеты повысился на 2%.

Проблема уничтожения радиоактивных отходов от деятельности АЭС, атомных подводных лоток и других не решена. Вначале захоронения РАО производились в океане, куда было сброшено несколько сот тысяч контейнеров. Сейчас на суше накопилось более 10 млн. м³ РАО. Их захоронение - опасное и очень дорогое мероприятие, не гарантирующее полной безопасности.

Глобальные изменения климата. Климат на Земле менялся всегда, что неизбежно сопровождалось катастрофическими природными явлениями (Рисунок 3). Развитие и гибель некоторых цивилизаций в Африке и на Ближнем Востоке, исчезновение поселения викингов и многие другие исторические события происходили в периоды серьезных климатических изменений на Земле.

Прошлое десятилетие и события последнего времени наглядно показали, что всемирный климат изменяется и приводит к негативным экологическим изменениям, нарушающим функционирование различных инфраструктур Земли и увеличивающим риски угроз здоровью и благосостоянию населения.

Ученые разделились на две группы.

Первая группа ученых - сравнительно малочисленная - утверждает, что виновника в происходящих глобальных изменениях на нашей планете надо искать в космосе, и в ближайшие годы на Земле начнется похолодание.

Ученые говорят о том, что основными факторами, способными влиять на климат Земли, были, есть и будут естественные факторы.

Геофизические факторы:

- ландшафтные колебания;

- перестройка океанических течений;

- вулканическая деятельность.

Астрономические факторы:

- переполюсовка земного магнитного поля;

- большой вклад в формирование климата на Земле вносит Солнце;

- колебания наклона земной оси;

- изменение светимости Солнца.

Вторая группа ученых - самая многочисленная - утверждает, что климат на Земле теплеет, и происходит это под влиянием антропогенных факторов. К таким факторам научный мир относит изменение альбедо земной поверхности с ростом индустрии. Когда на полюсах больше льдов и снега, то они сильнее отражают солнечную радиацию и становится заметно холоднее. С ростом индустрии отражательная способность поверхности Земли заметно меняется, тепло отражается меньше, а поглощается больше.

Последствия глобального потепления:

- В случае повышения уровня океана на 1,5-2 м под затопление попадает около 5 млн. км² земель, причем наиболее плодородных и густозаселенных. На них проживает около 1 млрд. человек и собирается почти треть урожая многих сельскохозяйственных культур. Вынужденные переселения народов в глубь материков чреваты социальными потрясениями и военными конфликтами.

- Потепление климата будет сопровождаться увеличением степени неустойчивости погоды, смещением границ природных зон, ростом числа штормов, ураганов, цунами и наводнений, ускорением темпов вымирания животных и растений. Следствием этого, очевидно, явится резкое обострение продовольственной проблемы.

- Уменьшение различий температуры на полюсах и экваторе вызовет, в свою очередь, подтаивание вечномерзлых почв (таковых в России около 2 млн. км²) и высвобождение из них огромного количества метана, что усилит парниковый эффект.

- Изменение климата может оказать негативное влияние на здоровье людей как вследствие усиления теплового стресса в южных районах, так и из-за распространения многих видов заболеваний.

Антропогенное воздействие на ближний космос. Околоземное космическое пространство (далее - ОКП), или ближний космос, представляет собой внешнюю газовую оболочку, окружающую Землю.

Как и озоновый слой атмосферы, ОКП защищает все живое от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Кроме того, ОКП играет важную роль в сложных солнечно-земных взаимосвязях, от которых зависит жизнь на Земле.

В настоящее время механизмы влияния ОКП на биосферу и человека мало изучены. Антропогенные воздействия на ОКП связаны с началом космической эры, насчитывающей всего несколько десятилетий. По мнению специалистов, эта среда является более уязвимой, по сравнению с другими средами, так как количество вещества в ОКП значительно меньше и энергетика процессов гораздо слабее, чем в приземной атмосфере, а тем более в гидросфере и литосфере.

Кроме угрозы изменений в ОКП, есть и иные отрицательные последствия деятельности человека в ближнем космосе. К настоящему времени нерегулируемое использование ОКП привело к его загрязнению огромным количеством мусора, состоящего из фрагментов используемых технических средств. Нежелательность этого мусора сейчас осознана специалистами в области космических аппаратов, так как столкновение с ним в космосе стало опасной реальностью.

Фрагменты космического мусора накапливаются на высотах более 400 км. В настоящее время они занесены в специальный каталог и за ними ведется постоянное наблюдение. Сейчас в ОКП находится от 6 до 8 тыс. каталогизированных объектов искусственного происхождения размером более 10 см, наблюдаемых с Земли.

Существует также огромное количество мелких осколков, поток которых на много порядков превышает поток естественных метеорных тел. Это десятки тысяч фрагментов менее 10 см и сотни тысяч еще более мелких осколков «космического мусора». Согласно прогнозам, при нынешних темпах загрязнения суммарное количество твердых частиц размером более 1 см вырастет за 100 лет более чем в 2 раза.

3. «Парниковый» эффект

«Парниковый» эффект -- повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

Последние полвека наблюдается тенденция усиления парникового эффекта, имеющая общепланетарный характер. По мнению многих ученых -климатологов и экологов, с этим явлением связаны глобальные климатические изменения антропогенного характера. Это одна из наиболее серьезных экологических угроз, ожидающих человечество в XXI столетии.

3.1 История исследования «парникового» эффекта

Идея о механизме «парникового» эффекта была впервые изложена в 1827 году Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет», в которой он рассматривал различные механизмы формирования климата Земли, при этом он рассматривал как факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением, охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических поясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция).

При рассмотрении влияния атмосферы на радиационный баланс Фурье проанализировал опыт М. де Соссюра с зачернённым изнутри сосудом, накрытым стеклом. Де Соссюр измерял разность температур внутри и снаружи такого сосуда, выставленного на прямой солнечный свет. Фурье объяснил повышение температуры внутри такого «мини-парника» по сравнению с внешней температурой действием двух факторов: блокированием конвективного теплопереноса (стекло предотвращает отток нагретого воздуха изнутри и приток прохладного снаружи) и различной прозрачностью стекла в видимом и инфракрасном диапазоне.

Именно последний фактор и получил в позднейшей литературе название «парникового» эффекта -- поглощая видимый свет, поверхность нагревается и испускает тепловые (инфракрасные) лучи; поскольку стекло прозрачно для видимого света и почти непрозрачно для теплового излучения, то накопление тепла ведёт к такому росту температуры, при котором количество проходящих через стекло тепловых лучей достаточно для установления теплового равновесия.

Фурье постулировал, что оптические свойства атмосферы Земли аналогичны оптическим свойствам стекла, то есть её прозрачность в инфракрасном диапазоне ниже, чем прозрачность в диапазоне оптическом, однако количественные данные по поглощению атмосферы в инфракрасном диапазоне долгое время являлись предметом дискуссий.

В 1896 году Сванте Аррениус, шведский физик и химик, для количественного определения поглощении атмосферой Земли теплового излучения проанализировал данные Сэмюэла Лэнгли о болометрической светимости Луны в инфракрасном диапазоне. Аррениус сравнил данные, полученные Лэнгли при разных высотах Луны над горизонтом (т.е. при различных величинах пути излучения Луны через атмосферу), с расчетным спектром ее теплового излучения и рассчитал как коэффициенты поглощения инфракрасного излучения водяным паром и углекислым газом в атмосфере, так и изменения температуры Земли при вариациях концентрации углекислого газа. Аррениус также выдвинул гипотезу, что снижение концентрации в атмосфере углекислого газа может являться одной из причин возникновения ледниковых периодов.

3.2 Причины и источники возникновения «парникового» эффекта

Главный вклад в «парниковый» эффект земной атмосферы вносит водяной пар или влажность воздуха тропосферы (Таблица 3).

Вместе с тем, концентрация водяного пара в тропосфере существенно зависит от приповерхностной температуры: увеличение суммарной концентрации «парниковых газов» в атмосфере должно привести к усилению влажности и «парникового» эффекта, который в свою очередь приведет к увеличению приповерхностной температуры.

При понижении приповерхностной температуры концентрация водяных паров падает, что ведет к уменьшению «парникового» эффекта, и, одновременно с этим при снижении температуры в приполярных районах формируется снежно-ледяной покров, ведущий к повышению альбедо и, совместно, с уменьшением «парникового» эффектом, вызывающим понижение средней приповерхностной температуры.

Таким образом, климат на Земле может переходить в стадии потепления и похолодания в зависимости от изменения альбедо системы Земля - атмосфера и «парникового» эффекта.

Антропогенное загрязнение атмосферы Земли является одной из причин «парникового» эффекта, под которым понимают возможное повышение глобальной температуры земного шара в результате изменения теплового баланса, обусловленного так называемыми «парниковыми газами».

На земную поверхность поступает в основном поток видимых лучей, которые проходят через «парниковые газы» не изменяясь. В околоземном пространстве при встрече с различными телами значительная часть этих лучей трансформируется в длинноволновые (инфракрасные) тепловые лучи. «Парниковые газы» препятствуют уходу тепловых лучей в космическое пространство и вызывают тем самым повышение температуры воздуха («парниковый» эффект).

Основным «парниковым газом» является диоксид углерода (СО₂). Его вклад в «парниковый» эффект, по разным данным, составляет от 50 до 65 %. К другим «парниковым газам» относятся метан (около 20 %), оксиды азота (примерно 5 %), озон, фреоны (хлорфторуглероды) и другие газы (около 10-25 % «парникового» эффекта). Всего известно около 30 «парниковых газов». Их утепляющий эффект зависит не только от количества в атмосфере, но и от относительной активности действия на одну молекулу. Если по данному показателю СО₂ принять за единицу, то для метана он будет равен 25, для оксидов азота - 165, а для фреона - 11000.

Основным антропогенным источником поступления СО₂ в атмосферу является сжигание углеродосодержащего топлива (уголь, нефть, мазут, метан и др.). Ныне только от теплоэнергетики в атмосферу поступает около 1 тонны углерода на человека в год; по прогнозам в первой половине ХХI столетия выброс достигнет более 10 млрд. тонн.

За последние 200 лет концентрация СО₂ в воздухе увеличилась с 275 до 350 частиц на 1 млн. частиц воздуха, то есть на 25%, а с 1958г. по 2001 г. концентрация СО₂ возросла с 350 до 368 частиц (Таблица 4). Если человечество не примет меры, чтобы сократить выброс газов, то к середине века средняя глобальная температура приземной атмосферы повысится на 1,5-4,5 ⁰С. Доли некоторых государств в выбросе диоксида углерода таковы: США - 22%, Россия и Китай - по 11%, Германия и Япония - по 5%.

В настоящее время опасность состоит в том, что концентрация «парниковых газов» в атмосфере, а именно углекислого газа, азота, водяного пара и многих других, значительно возросла и связывают это с индустриальным развитием человечества. За последние 150 лет содержание азота увеличилось на 18%, метана почти на 150%, а углекислого газа более чем на 30%. В результате произошла определенная стимуляция «парникового» эффекта с соответствующими последствиями.

По подсчетам ученых в круговороте углерода на планете ежегодно принимают участие 330 млрд. тонн этого вещества. Доля человека в этом объеме очень мала - 7,5 млрд. тонн, однако этого достаточно для нарушения равновесия системы.

Признавая проблему глобального потепления климата, Всемирная метеорологическая организация (ВМО) и Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) учредили еще в 1988 г. Межправительственную группу экспертов по изменению климата (МГЭИК). Это фактически постоянно действующий форум нескольких тысяч ученых разных стран, включая и десятки российских, практически всех, кто с разных сторон занимается данной проблемой: климатологов, экологов, экономистов и энергетиков. Примерно раз в 4-5 лет ученые публикуют свои многостраничные доклады о состоянии климата Земли. «Первый доклад» экспертов в 1990 г. содержал довольно скромные утверждения о происходящих колебаниях климата, в одном ученые были уверены наверняка - идет рост концентрации углекислого газа в атмосфере. Средний уровень углекислого газа в атмосфере по данным ВМО за последние 30 лет возрос от 340 до 390 частиц на миллион. Уверенность исследователей возрастала с каждым годом. Еще в 2006 г. 70% экспертов были уверены в том, что во всемирном изменении климата виноват человек, но уже из четвертого доклада МГЭИК в 2007 г. стало ясно, что число экспертов, уверенных в этом, возросло до 90-95%.

Проблемой снижения выбросов «парниковых газов» занимается практически все мировое сообщество, как на политическом, так и на промышленном и экологическом уровнях. Примером грамотной политики по снижению выбросов «парниковых газов» является Киотский протокол 1997 г. В декабре 1997 г. в Киото была проведена международная конференция по глобальному изменению климата на планете, в которой приняли участие представители из 159 стран. Был принят заключительный протокол, который предусматривал общее сокращение на 5,2% выбросов в атмосферу «парниковых газов». К 2008-2012гг. страны Европейского союза должны сократить выбросы «парниковых газов» (от уровня 1990 г.) на 8%, США - на 7%, Япония, Канада - на 6%. Россия и Украина к 2012 г. могут сохранить выбросы на уровне 1990 г. из-за уменьшения промышленного производства в последние годы. Примером промышленного снижения выбросов СО₂ могут служить работы, проводимые в Японии в 2007-2008 гг. по уменьшению выбросов диоксида углерода в результате растворения дымовых газов после газоиспользующих установок в морской воде. Однако это техническое решение не дало ожидаемых результатов, и работы в этом направлении были прекращены.

3.3 Механизм образования парникового эффекта

Механизм парникового эффекта можно описать следующим образом: поверхность Земли, нагреваясь из-за поступающего от Солнца излучения, сама становится источником длинноволнового инфракрасного (теплового) излучения. Часть этого излучения уходит в космос, а часть - отражается некоторыми газами атмосферы и нагревает приземные воздушные слои. Это явление, подобное удержанию тепла под прозрачной пленкой теплиц, получило название парниковый эффект.

Основным источником жизни и всех природных процессов на Земле является лучистая энергия Солнца. Энергия солнечной радиации всех длин волн, поступающая на нашу планету в единицу времени на единицу площади, перпендикулярной солнечным лучам, называется солнечной постоянной и составляет 1,4 кДж/см². Это лишь одна двухмиллиардная доля энергии, излучаемой поверхностью Солнца. Из общего количества солнечной энергии, поступающей на Землю, атмосфера поглощает - 20%. Примерно 34% энергии, проникающей в глубь атмосферы и доходящей до поверхности Земли, отражается облаками атмосферы, аэрозолями, в ней находящимися, и самой поверхностью Земли. Таким образом, до земной поверхности доходит - 46% солнечной энергии и поглощается ею. В свою очередь поверхность суши и воды излучает длинноволновую инфракрасную (тепловую) радиацию, которая частично уходит в космос, а частично остается в атмосфере, задерживаясь входящими в ее состав газами и нагревая приземные слои воздуха. Эта изоляция Земли от космического пространства создала благоприятные условия для развития живых организмов.

Солнечный свет поглощается поверхностью планеты и её атмосферой (особенно излучение в ближней УФ- и ИК-областях) и разогревает их. Нагретая поверхность планеты и атмосфера излучают в дальнем инфракрасном диапазоне: так, в случае Земли 75 % теплового излучения приходится на диапазон 7,8-28 мкм, для Венеры - 3,3-12 мкм.

Атмосфера, содержащая газы, поглощающие в этой области спектра (т. н. парниковые газы - H₂O, CO₂, CH₄ и пр., существенно непрозрачна для такого излучения, направленного от её поверхности в космическое пространство, то есть имеет в ИК-диапазоне большую оптическую толщину. Вследствие такой непрозрачности атмосфера становится хорошим теплоизолятором, что, в свою очередь, приводит к тому, что переизлучение поглощённой солнечной энергии в космическое пространство происходит в верхних холодных слоях атмосферы. В результате эффективная температура Земли как излучателя оказывается более низкой, чем температура её поверхности.

Таким образом, задерживаемое идущее от земной поверхности тепловое излучение (подобно пленке над парником), получило образное название парниковый эффект. Газы, задерживающие тепловое излучение и препятствующие оттоку тепла в космическое пространство, называют парниковыми газами.

3.4 Последствия парникового эффекта

Вследствие «парникового» эффекта среднегодовая температура на Земле за последнее столетие повысилась на 0,3-0,6 ⁰С. В настоящее время увеличение концентрации СО₂ происходит примерно со скоростью 0,3-0,5%, метана - на 1%, оксидов азота - на 0,2% в год. По разным источникам, удвоение содержания «парниковых газов», которое может произойти во второй половине текущего века, вызовет повышение среднегодовой температуры планеты на 1-3,5 ⁰С.

Потепление климатической системы - неоспоримый факт, что очевидно из наблюдений за повышением глобальной средней температуры воздуха и океана, широко распространенным таянием снега и льда, повышением глобального среднего уровня моря.

Анализ динамики климатических данных в России показал, что в 80-х и начале 90-х гг. ХХ века среднегодовые температуры в северной половине Восточно-Европейской равнины возросли из-за частой повторяемости теплых зим. Причем, отмечена сопряженность ареалов максимальной изменчивости климатических характеристик с географическим распределением загрязнений атмосферы.

Изменение климата влияет на сельское, лесное и водное хозяйство. Это связано с перераспределением осадков и увеличением числа и интенсивности засух. Например, в зоне вечной мерзлоты в результате потепления и таяния льдов станет разрушаться хозяйственная инфраструктура, будет нанесен ущерб добывающей промышленности, транспортным, энергетическим системам, коммунальному хозяйству. Однако повышение температуры на 1-2 ⁰С в целом будет благоприятным для сельского хозяйства европейской части нашей страны, так как позволит выращивать теплолюбивые сельскохозяйственные культуры на обширных территориях.

Последствия «парникового» эффекта могут быть как положительными, так и отрицательными.

Одно из главных положительных последствий парникового эффекта заключается в дополнительном «подогреве» поверхности нашей планеты, благодаря которому стало возможно появление жизни на Земле. Без парникового эффекта среднегодовое значение температуры воздуха у земной поверхности составляло бы всего -18 ⁰С.

Отрицательных последствий «парникового» эффекта больше, чем положительных. Усиление «парникового» эффекта приводит к увеличению количества осадков, изменению направлений ветров, океанских течений, сокращению размеров ледников, повышению температуры на поверхности Земли и потеплению климата. Многие тысячелетия средняя температура на планете держалась на уровне +15 ⁰С. За последние 100 лет температура у поверхности Земли выросла на 0,5-0,6% и может достигнуть +18 ⁰С. Уже сейчас потепление ускорило таяние ледников и процесс опустынивания. При сохранении существующих темпов потепления может возникнуть угроза затопления низменностей в таких странах, как Япония, Южная Корея, Австралия, Нидерланды и др. Так, по некоторым расчетам, уровень океана поднимется на 0,5-1 м к середине и на 2 м - к концу XXI века, в результате чего будут затоплены значительные территории суши. Имеются данные, что к 2100 г. подъем среднего уровня моря может составить 15-95 см. Прогнозируется, что при повышении уровня океана на 1,5-2 м под затопление попадает около 5 млн. км суши. Хотя эта площадь и невелика (лишь около 3% от общей поверхности суши), но это наиболее плодородные и густонаселенные земли. На них проживает около 1 млрд. человек и собирается около 1/3 урожая отдельных сельскохозяйственных культур. Считается, что такая страна, как Бангладеш, полностью уйдет под воду даже в том случае, если повышение уровня океана будет меньше 1 м².

Вышеизложенное дало основание Международной конференции по проблемам изменения климата (Торонто, 1979 г.) заявить, что «…конечные последствия «парникового» эффекта могут быть сравниваться только с глобальной ядерной войной».

Заключение

Таким образом, рост средней температуры, изменения климата не проходят для экосистемы бесследно. Условия существования живых организмов меняются, и это, в свою очередь, ведет к трудно прогнозируемым последствиям, вымиранию одних видов и внезапному распространению других.

Для человека, чьи технологические способности к адаптации очень высоки, потепление - также серьезный вызов, требующий перестройки системы приспособления. Так, в России таяние вечной мерзлоты может повлечь за собой разрушение целых городов. А это чревато уже не столько технологическими, сколько социальными последствиями. Повышение уровня мирового океана грозит затоплением значительных территорий в разных точках земного шара.

Само по себе глобальное потепление не является для экосистемы Земли новым явлением. Температурные изменения были и раньше (вспомните о ледниковых периодах), но никогда они не были такими стремительными. В непредсказуемости изменения и заключается главная угроза для человечества.

Последние полвека наблюдается тенденция усиления парникового эффекта, имеющая общепланетарный характер. По мнению многих ученых, климатологов и экологов, с этим явлением связаны глобальные климатические изменения антропогенного характера. Это одна из наиболее серьезных экологических угроз, ожидающих человечество в XXI столетии.

Решить проблему помогут возобновляемые источники энергии, развитие которых все еще очень сильно зависит от участия государства. Здесь-то и возникает потребность в создании системы стимулирования и контроля. Киотский протокол - лишь определенный этап на пути создания такой системы в мировом масштабе. Есть также ряд других проектов связанных с биосферой. Это строительство гигантских ферм по выращиванию специальных водорослей, извлекающих и перерабатывающих углекислый газ атмосферы в новый экологически чистый вид топлива. В развивающихся странах, богатых растительным сырьем планируют получать сравнительно чистый вид бензина - биоэтанол. Ряд специалистов предлагают шире использовать водную, ветровую энергию, а для дальнейшей перспективы - энергию реакцию вещества и антивещества. Существует предложение извлекать избыток СО₂ из воздуха, сжижать и нагнетать в глубоководные слои океана, используя его естественную циркуляцию. Другое предложение заключается в том, чтобы рассеивать в стратосфере мельчайшие капельки серной кислоты и уменьшать тем самым приход солнечной радиации на земную поверхность.

Введение этих технологий позволит снизить накопление углекислого и других газов в атмосфере, снизив опасность парникового эффекта тем самым обеспечив нам дальнейшее развитие, а самое главное жизнь.

Список использованных источников

1. Снижение выбросов СО₂ при сжигании термически обработанного газообразного топлива [Текст]/ Д.И. Пащенко// Экология и промышленность России. - Москва, 2010. - С. 14-15.

2. Новый подход к проблеме очистки газовых выбросов от диоксида углерода [Текст]/ М.А. Носырев [и др.]// Экология и промышленность России. - Москва, 2011. - С. 14.

3. Денисов В.В. Промышленная экология / В.В. Денисов. - Учебное пособие. - Москва - Ростов-на-Дону, 2009. - С. 20-23.

4. Климат Земли: мифы и реальность [Текст]: приложение к журналу Безопасность жизнедеятельности/ АА. Алимов [и др.]. - М.: Приложение, 2011.- С. 6-7, 9-11.

5. Безопасность жизнедеятельности [Текст]: учебник для вузов/ Л.А. Михайлов [и др.]; под ред. Л.А. Михайлова. - Изд. 2-е. - Москва, 2010. - С. 201-202.

6. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности / Белов С.В.. - Изд. 7-е., стереотипное - М.: Высш. шк., 2007. - С. 45,72-74, 86.

7. http://yourlib.net/content/view/7242/84/

8. http://www.ozoneprogram.ru/biblioteka/slovar/parnikovyj_jeffekt/

prichiny_i_posledstvija_parnikovogo_jeffekta/

9. http://ru.wikipedia.org/wiki/Цунами

10. http://ru.wikipedia.org/wiki/Парниковый_эффект

Приложение 1

- одно бедствие.

Рисунок 1 - Виды и число крупнейших бедствий в год (1950 - 2000).

Приложение 2

Рисунок 2 - Экономические потери от стихийных бедствий (1950 - 2000)

Приложение 3

Таблица 1. Содержание некоторых загрязняющих веществ в сточных водах, тыс. т

Химическое соединение	1996 г.	2000 г.	2003 г.
Соединения меди	0,2	0,3	0,1
Соединения железа	19,7	8,2	6,5
Соединения цинка	0,8	0,7	0,5
Нефтепродукты	9,3	5,6	5,6
Взвешенные вещества	618,6	554,7	430,8
Соединения фосфора	32,4	26,4	23,6
Фенолы	0,08	0,07	0,05

Приложение 4

Таблица 2. Источники и вещества, загрязняющие почву

Вещества	Источники загрязнения почвы
	Промышленность	транспорт	ТЭС	АЭС	Сельское хозяйство
Тяжелые металлы и их соединения (Hg, Pb, Cd и др.)	+	+	+	-	+
Циклические углеводороды, бенз(а)пирен	+	+	+	-	+
Радиоактивные вещества	+	-	+	+	-
Нитраты, нитриты, фосфаты, пестициды	-	-	-	-

Приложение 5

Рисунок 3 - История климата Земли за последние 22 тыс. лет

Приложение 6

Таблица 3. Основные «парниковые газы»

Газ	Формула	Вклад (%)
Водяной пар	Н2О	36-72%
Диоксид углерода	СО2	9-26%
Метан	СН4	4-9%
Озон	О3	3-7%

Приложение 7

Таблица 4. Прогноз выбросов СО₂ без учета реализации программ по выполнению целевых ограничений по Киотскому протоколу

Источник выбросов	Выброс СО2, млн. т	Среднегодовые темпы роста, %
	1971	1990	1995	2010	2020	1971-1995	1995-2010	2010-2020
Промышленность и другие сектора экономики,	7428	8883	8615	11015	12638	0,62	1,65	3,91
в том числе: твердые топлива	3132	3590	3447	4450	5142	0,40	1,72	4,08
нефть	2966	3049	2946	3673	4195	-0,03	1,48	3,60
газ	1330	2244	2223	2891	3301	2,16	1,77	4,03
Транспорт	2465	4136	4467	6536	7937	2,51	2,57	3,21
Производство электроэнергии общее,	3649	6672	7498	11363	14478	3,05	2,81	6,80
в том числе: твердые топлива	2313	4598	51991	7776	9694	3,43	2,72	6,43
нефть	855	1024	978	1167	1325	0,56	1,18	3,08
газ	481	1050	1322	2420	3458	4,30	4,11	10,09

Приложение 8

Таблица 5 Величина парникового эффекта на разных планетах

Планета	Атмосферное давление у поверхности, атм.	Е, К	S, К	?, К	max, К	min, К	?Т, К
Венера	90	231	735	504	-	-	-
Земля	1	249	288	39	313	200	113
Марс	0,006	210	218	8	300	147	153

Где _Е -- эффективная температура;

_S -- средняя приповерхностная температура атмосферы планеты;

? -- величина парникового эффекта;

_max -- средняя максимальная температура в полдень на экваторе;

_min -- средняя минимальная температура;

Размещено на Allbest.ru

...