Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний університет водного господарства і природокористування

Кафедра екологія

Реферат

Парниковий ефект

Виконав

Студент групи ГБВВ-11

Вишневський І.В.

Рівне 2019

План

1. Механізм парникового ефекту

2. Парникові гази

3. Вплив діяльності людини на посилення парникового ефекту

4. Негативні наслідки парникового ефекту

5. Історичні відомості

6. Причини парникового ефекту

7. Можливі сценарії. Глобальні кліматичні зміни

парниковий тепловий газ кліматичний

1. Механізм парникового ефекту

Образну назву «парниковий ефект» одержало природне явище суть якого полягає в тому, що атмосфера затримує теплове випромінювання яке йде від земної поверхні (подібно до плівки над городнім парником).

Енергія, що надходить на нашу планету від Сонця, визначає хід усіх біологічних процесів на Землі. Із загальної кількості цієї енергії 20 % поглинається атмосферою, 34 % відбивається хмарами і земною поверхнею й повертається у космос 46 % енергії доходять до земної поверхні й нагрівають її Нагріта земля у свою чергу випромінює довгохвильову інфрачервону (теплову) радіацію, що частково гіде в космос, а частково залишається в атмосфері, затримуючись газами, що входять до її складу, і нагріваючи приземні шари повітря.

2. Парникові гази

Гази, що затримують теплове випромінювання і перешкоджають витіканню тепла в космічний простір, називаються парниковими газами.

Завдяки парниковому ефекту середньорічна температура біля поверхні Землі за останнє тисячоліття складає приблизно 15 °С. А без нього вона опустилася б до -18 °С, й існування життя на Землі стало б неможливим.

Основний парниковий газ -- водяна пара, яка затримує до 60 % теплового випромінювання Землі. Вміст водяної пари в атмосфері визначається планетарним кругообігом води і при сильних широтних і висотних коливаннях загалом є практично постійним.

Інші 40 % теплового випромінювання Землі затримують інші парникові гази, у тому числі більше 20 % -- вуглекислий газ.

Основні джерела вуглекислого газу в атмосфері -- виверження вулканів і природні лісові пожежі. На зорі геобіохімічної еволюції Землі (тобто тоді, коли виникли перші біологічні сполуки) вуглекислий газ надходив у Світовий океан через підводні вулкани й виділявся в атмосферу.

Дотепер немає точних оцінок вмісту вуглекислого газу в атмосфері на ранніх етапах її розвитку. Американський геохімік Д. Маре вважає, що вміст вуглекислого газу в атмосфері в перший мільярд років її існування був у 1000 разів більшим, ніж сьогодні, -- близько 39 %. Тоді температура повітря в приземному шарі сягала майже 100 °С, а температура води в Світовому океані наближалася до точки кипіння (надпарниковий ефект).

З появою фотосинтезуючих організмів почав діяти могутній механізм вилучення з атмосфери й океану вуглекислого газу -- адже він необхідний для фотосинтезу. Зв'язаний живими організмами, вуглекислий газ почав відкладатися в осадових породах, і парниковий ефект поступово зменшувався, поки не встановилася рівновага в біосфері, при якій вміст вуглекислого газу в атмосфері складає 0,03 %.

3. Вплив діяльності людини на посилення парникового ефекту

З початком епохи індустріалізації в атмосферу почав надходити вуглекислий газ, що утворюється в результаті спалювання викопного палива:

С + 0₂ -> С0₂ -- реакція спалювання вугілля,

C3H_g + 50₂ -> ЗС0₂ + 4Н₂0 -- реакція спалювання газу,

С₂₅Н₅₂ + 380₂ -> 25С0₂ + 26Н₂0 -- реакція згоряння мазуту.

Викиди вуглекислого газу в атмосферу значно зросли в другій половині XX століття. Основною причиною цього стала колосальна залежність сучасної світової економіки від викопних видів палива. Сьогодні", наприклад, викопне паливо забезпечує 75 % світового виробництва електричної енергії. За оцінками експертів ООН, із початку XX ст. збільшення викидів вуглекислого газу складало від 0,5 % до 5 % щорічно. У результаті тільки за рахунок спалювання палива в атмосферу надійшло 400 млрд тонн вуглекислого газу. За розрахунками фахівців, зараз атмосфера містить на 25 % вуглекислого газу більше, ніж його було накопичено за останні 160 тисяч років. На думку деяких учених, відбулося порушення біосферного вуглецевого кругообігу: "надходження вуглекислого газу в атмосферу почало перевищувати його споживання живими організмами.

Сьогодні у світі в результаті спалювання палива на теплових електростанціях, промислових підприємствах і в автомобільних двигунах в атмосферу щорічно викидається більше 5 млрд тонн вуглекислого газу. Ще 1--2 млрд тонн його йде в атмосферу за рахунок спалювання лісів, переважно тропічних. Ліси зникають із поверхні планети з катастрофічною швидкістю, за останні два століття їхня площа скоротилася вдвічі Вологі тропічні піси почали інтенсивно згоряти із середини XX ст. (у середньому вони зникають зі швидкістю І га на хвилину або 5 тис км на рік).

25 % промислових викидів вуглекислого газу за рахунок спалювання палива в атмосферу дають США і країни Євросоюзу. 11 % - Китай, 9 % - Росія.

До інших парникових газів, поява яких в атмосфері в значній кількості o6v мовлена господарською діяльністю людини, належать метан СН₄, що надходить із рисових полів (близько 110 млн тонн на рік), v результаті витоків природного газу при нафто- і вуглевидобутку (до 50 млн тонн у рік) Частка його впливу на посилення парникового ефекту складає 15 %.

Фторхлорвуглеці (фреони), витік яких відбувається на промислових га інших об'єктах Частка їхнього впливу 12--24%, нітроген оксиди, що потрапляють в атмосферу внаслідок спалювання палива в реактивних літакових і ракетних двигунах, застосування азотних добрив v сільському господарстві Частка їхнього впливу - 5--6%

За останні роки відзначається поступове зростання bmictv цих парникових газів в атмосфері

4. Негативні наслідки парникового ефекту

Припущення, що наслідками господарської діяльності людини можуть стати значні зміни клімату, вперше були висловлені наприкінці XIX - початку XX ст У 1922 році англійський герцог Шерлок висунув ідею, що ці зміни прямо пов'язані з умістом вуглекислого газу в атмосфері, а отже, із зростаючими масштабами використання викопного горючого палива

На Міжнародній конференції вчених із проблеми антропогенної зміни клімату, що пройшла в Торонто в 1988 рот, був зроблений висновок, що наслідки посилення парникового ефекту поступаються лише наслідкам світової ядерної війни Тоді при ООН була створена міжурядова група експертів із проблем зміни клімату, яка зайнялася всебічним вивченням проблем впливу людини на зміну клімату. Про результати їхньої роботи сказано в доповіді «Викиди в атмосферу, викликані людською діяльністю, призводять до істотного збільшення концентрації парникових газів. Це збільшує парниковий ефект, що призводить до додаткового нагрівання земної поверхні.

На думку ряду вчених, середня температура на планеті зросла в порівнянні з доіндустріальним періодом (кінець XIX ст.) приблизно на 0,6 °С За найбільш оптимістичними прогнозами, до 2025 р. підвищення температури складе 2,5 °С а до кінця XXI сторіччя -- майже 6 °С.

Серед важливих проблем, пов'язаних з посиленням парникового ефекту й потеплінням, виділяється проблема підвищення рівня Світового океану за рахунок танення материкових і морських льодів і проблема теплового розширення води в океані. За минуле століття рівень Світового океану підвищився на 10--25 см, а до кінця XXI сторіччя може підвищитися вже на 1--2 м. Якщо ж відбудеться руйнування льодових щитів Антарктиди й Гренландії, то рівень океану підвищиться на 10 м, а це спричинить зникнення з карти світу десятків держав.

Поступове підвищення рівня Світового океану також змусить сотні мільйонів людей мігрувати з прибережних зон, дельт рік і островів. Вода затопить чимало приморських міст, серйозно постраждають місця нересту риб. Більше за інших постраждають Китай, Єгипет, Бангладеш, Нідерланди, Японія, США.

Потепління призведе також до вивільнення метану, що знаходиться в зоні вічної мерзлоти у вигляді гідрату метану. Гідрат метану -- це тверда речовина, що складається з кристалів води й метану, поглиненого під тиском водою. За оцінками, у зоні вічної мерзлоти метану міститься в багато разів більше, ніж у всій живій матерії на Землі.

Підвищення середніх температур на земній кулі може викликати й істотні зміни в перебігу процесів біосфери:

-- порушення кругообігів головних біологічних елементів;

-- зміни характеру хмарності й пов'язані з цим кліматичні зміни;

-- зміна розподілу опадів за регіонами;

-- зміщення кліматичних зон і, зокрема, збільшення пустель;

-- порушення біологічних ритмів розвитку рослин і внаслідок цього -- тривалі періоди неврожаїв головних сільськогосподарських культур.

Таким чином, парниковий ефект -- це складне явище, у якому тісно переплелися і взаємодіють природні процеси й результати людської діяльності.

5. Історичні відомості

Ідея про механізм парникового ефекту була вперше викладена в 1827 році Жозефом Фур'є в статті «Записка про температури земної кулі та інших планет», в якій він розглядав різні механізми формування клімату Землі, при цьому він розглядав як фактори, що впливають на загальний тепловий баланс Землі (нагрівання сонячним випромінюванням, охолодження за рахунок лучеиспускания, внутрішнє тепло Землі), так і чинники, що впливають на теплоперенос і температури кліматичних поясів (теплопровідність, атмосферна і океанічна циркуляція).

При розгляді впливу атмосфери на радіаційний баланс Фур'є проаналізував досвід М. де Соссюра з зачерненим зсередини посудиною, накритим склом. Де Соссюр вимірював різницю температур усередині і зовні такої судини, виставленого на пряме сонячне світло. Фур'є пояснив підвищення температури всередині такого «міні-парника» в порівнянні з зовнішньою температурою дією двох факторів: блокуванням конвективного теплопереносу (скло запобігає відтоку нагрітого повітря зсередини і приплив прохолодного зовні) і різною прозорістю скла у видимому й інфрачервоному діапазоні.

Саме останній фактор і отримав в пізнішій літературі назву парникового ефекту - поглинаючи видиме світло, поверхня нагрівається і випускає теплові (інфрачервоні) промені; оскільки скло прозоро для видимого світла і майже непрозоро для теплового випромінювання, то накопичення тепла веде до такого зростання температури, при якому кількість проходять через скло теплових променів достатньо для встановлення теплової рівноваги. Фур'є постулював, що оптичні властивості атмосфери Землі аналогічні оптичним властивостям скла, тобто її прозорість в інфрачервоному діапазоні нижче, ніж прозорість в діапазоні оптичному.

6. Причиною парникового ефекту

Постійно збільшуються обсяги палива, що спалюється, проникнення в атмосферу промислово вироблених газів, широке випалювання і зведення лісів, анаеробне бродіння та багато іншого - все це зумовило виникнення такої глобальної екологічної проблеми, як парниковий ефект.

Основними хімічними речовинами, що створюють парниковий ефект, є наступні п'ять газів:

- Вуглекислий газ (50% парникового ефекту);

- Хлорфторвуглеці (25%);

- Оксид азоту (8%);

- Озон приземного рівня (7%);

- Метан (10%).

Вуглекислий газ потрапляє в атмосферу в результаті спалювання різних видів палива. Близько 1/3 кількості вуглекислого газу обумовлене випалюванням і зведенням лісів, а також процесами опустелювання. Зменшення лісів означає скорочення кількості зелених деревних рослин, здатних поглинати вуглекислий газ в процесі фотосинтезу. Щорічно вміст вуглекислого газу в атмосфері Землі збільшується в середньому на 0,5%.

Хлорфторвуглеці вносять близько 25% внеску у створення сукупного парникового ефекту. Вони мають подвійну небезпеку для людини і природи Землі: по-перше, сприяють розвитку парникового ефекту, по-друге, руйнують атмосферне озон.

Метан - один з важливих «парникових» газів. Вміст метану в атмосфері за останні 100 років подвоїлося. Основним джерелом надходження метану в атмосферу Землі є природний процес анаеробного бродіння, що має місце у вологих рисових виробництвах, в тваринництві, на полях очищення стічних вод, в розкладанні міських та житлово-комунальних стоків, у процесах гниття і розкладання органічних речовин у звалищах побутового сміття та ін Нафтове забруднення поверхні суші і Світового океану також вносить свій суттєвий внесок у збільшення вільного метану в атмосфері нашої планети.

Оксид азоту утворюється у багатьох технологічних процесах сучасного сільськогосподарського виробництва (наприклад, при утворенні і використанні органічних добрив), а також у результаті спалювання все зростаючих обсягів різного палива.

7. Можливі сценарії. Глобальні кліматичні зміни

Глобальні кліматичні зміни дуже складні, тому сучасна наука не може дати однозначної відповіді, що ж нас очікує в найближчому майбутньому. Існує безліч сценаріїв розвитку ситуації. Для визначення даних сценаріїв враховуються фактори сповільнюють і прискорюють глобальне потепління.

Фактори, що прискорюють глобальне потепління:

+ Емісія CO₂, метану, закису азоту в результаті техногенної діяльності людини;

+ Розкладання, внаслідок підвищення температури, геохімічних джерел карбонатів з виділенням СО₂. У земній корі міститься у зв'язаному стані вуглекислого газу в 50000 разів більше, ніж в атмосфері;

+ Збільшення вмісту в атмосфері Землі водяної пари, внаслідок зростання температури, а значить і випаровуваності води океанів;

+ Виділення CO₂ Світовим океаном внаслідок його нагрівання (розчинність газів при підвищенні температури води падає). Зі зростанням температури води на кожен градус розчинність в ній CO₂ падає на 3%. У Світовому океані міститься в 60 разів більше CO₂, ніж в атмосфері Землі (140 трильйонів тонн);

+ Зменшення альбедо Землі (що відбиває здатності поверхні планети), внаслідок танення льодовиків, зміни кліматичних зон і рослинності. Морська гладь відображає значно менше сонячних променів, ніж полярні льодовики і снігу планети, гори позбавлені льодовиків, також володію меншим альбедо, що просуває на північ деревна рослинність володіє меншим альбедо, ніж рослини тундри. За останні п'ять років альбедо Землі вже зменшилося на 2,5%;

+ Виділення метану при таненні вічної мерзлоти;

+ Розкладання метангідратов - кристалічних льодистих сполук води й метану, що містяться в приполярних областях Землі.

Фактори, що уповільнюють глобальне потепління:

- Глобальне потепління викликає уповільнення швидкості океанічних течій, уповільнення теплої течії Гольфстрім викличе зниження температури в Арктиці; - Зі збільшенням температури на Землі зростає випаровуваність, а значить і хмарність, яка є певного роду перешкодою на шляху сонячних променів. Площа хмарності зростає приблизно на 0,4% на кожен градус потепління;

- Зі зростанням випаровуваності збільшується кількість опадів, що випадають, що сприяє заболочування земель, а болота, як відомо, є одними з головних депо CO₂;

- Збільшення температури, буде сприяти розширенню площі теплих морів, а значить і розширення ареалу молюсків і коралових рифів, ці організми беруть активну участь в депонуванні CO₂, який йде на будівництво раковин;

- Збільшення концентрації CO₂ в атмосфері стимулює ріст і розвиток рослин, які є активними акцепторами (споживачами) цього парникового газу.

Ось 5 сценаріїв майбутнього планети Земля:

Сценарій 1 - глобальне потепління буде відбуватися поступово. Земля дуже велика і складна система, що складається з великої кількості пов'язаних між собою структурних компонентів. На планеті є рухома атмосфера, рух повітряних мас якої розподіляє теплову енергію за широт планети, на Землі є величезний акумулятор тепла і газів - Світовий океан (океан накопичує в 1000 разів більше тепла, ніж атмосфера) Зміни в такій складній системі не можуть відбуватися швидко. Минуть століття і тисячоліття, перш ніж можна судитиме про скільки-небудь відчутному зміну клімату.

Сценарій 2 - глобальне потепління буде відбуватися відносно швидко. Самий «популярний» нині сценарій. За різними оцінками за останні сто років середня температура на нашій планеті збільшилася на 0,5-1 ° С, концентрація - СО 2 зросла на 20-24%, а метану на 100%. У майбутньому ці процеси отримають подальше продовження і до кінця XXI століття середня температура поверхні Землі може збільшитися від 1,1 до 6,4 ° С. Подальше танення арктичних і антарктичних льодів може прискорити процеси глобального потепління через зміни альбедо планети. За твердженням деяких вчених, тільки крижані шапки планети за рахунок відбиття сонячного випромінювання охолоджують нашу Землю на 2 ° С, а покриває поверхню океану лід істотно уповільнює процеси теплообміну між відносно теплими океанічним водами і більш холодним поверхневим шаром атмосфери. Крім того, над крижаними шапками практично немає головного парникового газу - водяної пари, так як він виморожен.

Глобальне потепління буде супроводжуватися підйомом рівня світового океану. З 1995 по 2005 рік рівень Світового океану вже піднявся на 4 см, замість прогнозованих 2-ух см. Якщо рівень Світового океану в подальшому буде підніматися з такою ж швидкістю, то до кінця XXI століття сумарний підйом його рівня складе 30 - 50 см, що викличе часткове затоплення багатьох прибережних територій, особливо багатонаселеного узбережжя Азії. Слід пам'ятати, що близько 100 мільйонів чоловік на Землі живе на висоті менше 88 сантиметрів над рівнем моря.

Крім підвищення рівня Світового океану глобальне потепління впливає на силу вітрів і розподіл опадів на планеті. У результаті на планеті зросте частота і масштаби різних природних катаклізмів (шторми, урагани, посухи, повені). В даний час від посухи страждає 2% усієї суші, за прогнозами деяких вчених до 2050 року посухою буде охоплено до 10% всіх земель материків. Крім того, зміниться розподіл кількості опадів по сезонах.

У Північній Європі і на заході США збільшиться кількість опадів і частота штормів, урагани будуть бушувати в 2-а рази частіше, ніж у XX столітті. Клімат Центральної Європи стане мінливим, в серці Європи зими стануть теплішими, а літо дощове. Східну і Південну Європу, включаючи Середземномор'я, чекає посуха та спека.

Сценарій 3 - Глобальне потепління в деяких частинах Землі зміниться короткочасним похолоданням. Відомо, що одним з факторів виникнення океанічних течій є градієнт (різниця) температур між арктичними і тропічними водами. Танення полярних льодів сприяє підвищенню температури Арктичних вод, а значить, викликає зменшення температурної різниці між тропічними і арктичними водами, що неминуче, в майбутньому приведе до уповільнення течій.

Одним з найвідоміших теплих течій є Гольфстрім, завдяки якому в багатьох країнах Північної Європи середньорічна температура на 10 градусів вище, ніж в інших аналогічних кліматичних зонах Землі. Зрозуміло, що зупинка цього океанічного конвеєра тепла дуже сильно вплине на клімат Землі. Вже зараз течія Гольфстрім, стало слабше на 30% в порівнянні з 1957 роком. Математичне моделювання показало, щоб повністю зупинити Гольфстрім достатньо буде підвищення температури на 2-2,5 градуса. В даний час температура Північної Атлантики вже прогрілася на 0,2 градуса в порівнянні з 70-ми роками. У разі зупинки Гольфстріму середньорічна температура в Європі до 2010 року знизиться на 1 градус, а після 2010 року подальше зростання середньорічної температури продовжиться. Інші математичні моделі «обіцяють» більш сильне похолодання Європі.

Згідно з цими математичними розрахунками повна зупинка Гольфстріму відбудеться через 20 років, в результаті чого клімат Північної Європи, Ірландії, Ісландії та Великої Британії може стати холодніше сьогодення на 4-6 градусів, посиляться дощі та почастішають шторму. Похолодання торкнеться також і Нідерланди, Бельгію, Скандинавію і північ європейської частини Росії. Після 2020-2030 року потепління в Європі відновиться за сценарієм № 2.

Сценарій 4 - Глобальне потепління заміниться глобальним похолоданням. Зупинка Гольфстріму і інших океанічних викличе глобальне похолодання на Землі і настання чергового льодовикового періоду.

Сценарій 5 - Парникова катастрофа. Парникова катастрофа Зростання середньорічної температури на Землі, внаслідок збільшення в атмосфері Землі змісту антропогенного CO₂, викличе перехід в атмосферу розчиненого в океані CO₂, а також спровокує розкладання осадових карбонатних порід з додатковим виділенням вуглекислого газу, який, у свою чергу, підніме температуру на Землі ще вище, що спричинить за собою подальше розкладання карбонатів, що лежать у більш глибоких шарах земної кори (в океані міститься вуглекислого газу в 60 разів більше, ніж в атмосфері, а в земній корі майже в 50 000 разів більше).

Льодовики будуть інтенсивно танути, зменшуючи альбедо Землі. Таке швидке підвищення температури сприятиме інтенсивному надходженню метану з танучої вічної мерзлоти, а підвищення температури до 1,4-5,8°С до кінця сторіччя сприятиме розкладанню метангідратов (льодистих сполук води та метану), зосереджених переважно в холодних місцях Землі. Якщо врахувати, що метан, є в 21 разів сильнішим парниковим газом, ніж CO₂ зростання температури на Землі буде катастрофічним.

Размещено на Allbest.ru