Formula gazelor cu efect de seră. Gaze cu efect de seră

Gaze cu efect de seră - componente gazoase ale atmosferei de origine naturala sau antropica care absorb si reemit radiatii infrarosii.

Creșterea antropică a concentrațiilor atmosferice gaze cu efect de sera duce la creșterea temperaturii la suprafață și la schimbări climatice.
Lista gazelor cu efect de seră supuse limitării conform Convenției-cadru a ONU privind schimbările climatice (1992) este definită în apendicele A la Protocolul de la Kyoto (semnat la Kyoto (Japonia) în decembrie 1997 de 159 de state) și include dioxid de carbon (CO2) și metan (CH4), protoxid de azot (N2O), perfluorocarburi (PFC), hidrofluorocarburi (HFC) și hexafluorura de sulf (SF6).

vapori de apă- cel mai răspândit gaz cu efect de seră - este exclus din această considerație, deoarece nu există date privind creșterea concentrației sale în atmosferă (adică pericolul asociat cu acesta nu este vizibil).

Dioxid de carbon (dioxid de carbon) (CO2)- cea mai importantă sursă a schimbărilor climatice, reprezentând aproximativ 64% din încălzirea globală.

Principalele surse de emisie dioxid de carbonîn atmosferă sunt producția, transportul, procesarea și consumul de combustibili fosili (86%), defrișările tropicale și alte arderi de biomasă (12%) și sursele rămase (2%), cum ar fi producția de ciment și oxidarea monoxidului de carbon. Odată eliberată, molecula de dioxid de carbon circulă prin atmosferă și biotă și este în cele din urmă absorbită de procesele oceanice sau prin acumulare pe termen lung în depozitele biologice terestre (adică, absorbită de plante). Cantitatea de timp în care aproximativ 63% din gaz este îndepărtat din atmosferă se numește perioadă efectivă de rezidență. Perioada de rezidență efectivă estimată a dioxidului de carbon variază între 50 și 200 de ani.
Metanul (CH4) are atât origine naturală, cât și antropică. În acest din urmă caz, se formează ca urmare a producției de combustibil, a fermentației digestive (de exemplu, la animale), a cultivării orezului, a defrișărilor (în principal din cauza arderii biomasei și a descompunerii materiei organice în exces). Se estimează că metanul reprezintă aproximativ 20% din încălzirea globală. Emisiile de metan sunt o sursă importantă de gaze cu efect de seră.

Protoxid de azot (N2O)- al treilea cel mai important gaz cu efect de seră în conformitate cu Protocolul de la Kyoto. Eliberat în timpul producției și utilizării îngrășăminte minerale, V industria chimică, în agricultură etc. Reprezintă aproximativ 6% din încălzirea globală.

Perfluorocarburi- PFC (Perfluorocarbons - PFC) Compuși de hidrocarburi în care fluorul înlocuiește parțial carbonul. Principalele surse de emisie ale acestor gaze sunt producția de aluminiu, electronice și solvenți. În timpul topirii aluminiului, emisiile de PFC apar în arcul electric sau în timpul așa-numitelor „efecte anodice”.

Hidrofluorocarburi (HFC)- compuși de hidrocarburi în care halogenii înlocuiesc parțial hidrogenul. Gazele create pentru a înlocui substanțele care epuizează stratul de ozon au un GWP excepțional de ridicat (140 11700).

Hexafluorura de sulf (SF6)- gaz cu efect de seră utilizat ca material electroizolant în industria energiei electrice. Emisiile apar în timpul producției și utilizării acestuia. Persiste în atmosferă pentru o perioadă extrem de lungă de timp și este un absorbant activ al radiațiilor infraroșii. Prin urmare, acest compus, chiar și cu emisii relativ mici, are potențialul de a influența clima pentru o lungă perioadă de timp în viitor.

Efect de seră de la diferite gaze poate fi redusă la un numitor comun, exprimând modul în care 1 tonă dintr-un anumit gaz dă un efect mai mare decât 1 tonă de CO2. Pentru metan factorul de conversie este 21, pentru protoxid de azot este 310, iar pentru unele gaze fluorurate este de câteva mii.

1. Creșterea eficienței utilizării energiei în sectoarele relevante ale economiei naționale;
2. Protecția și îmbunătățirea calității chiuvetelor și rezervoarelor de gaze cu efect de seră, ținând cont de obligațiile acestora în temeiul acordurilor internaționale de mediu relevante; promovarea practicilor solide de silvicultură, împădurirea și reîmpădurirea într-o manieră durabilă;
3. Încurajarea formelor durabile agriculturăîn lumina considerentelor legate de schimbările climatice;
4. Promovarea implementării, conducerii munca de cercetare, dezvoltarea și utilizarea sporită a energiei noi și regenerabile, a tehnologiilor de absorbție a dioxidului de carbon și a tehnologiilor inovatoare ecologice;
5. Reducerea sau eliminarea treptată a denaturărilor pieței, a stimulentelor fiscale, a scutirilor de taxe și impozite și a subvențiilor care sunt contrare scopului Convenției în toate sectoarele care produc emisii de gaze cu efect de seră și utilizarea instrumentelor bazate pe piață;
6. Încurajarea reformelor adecvate în sectoarele relevante pentru a facilita punerea în aplicare a politicilor și măsurilor care limitează sau reduc emisiile de gaze cu efect de seră;
7. Măsuri de limitare și/sau reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră în transport;
Limitarea și/sau reducerea emisiilor de metan prin valorificare și utilizare în eliminarea deșeurilor, precum și în producția, transportul și distribuția de energie.

Aceste prevederi ale protocolului sunt de natură generală și oferă părților posibilitatea de a selecta și implementa în mod independent setul de politici și măsuri care se vor potrivi cel mai bine circumstanțelor și priorităților naționale.
Principala sursă de emisii de gaze cu efect de seră în Rusia este sectorul energetic, care reprezintă mai mult de 1/3 din totalul emisiilor. Pe locul doi ocupă extracția de cărbune, petrol și gaze (16%), al treilea - industrie și construcții (aproximativ 13%).

Astfel, cea mai mare contribuție la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră în Rusia poate fi adusă prin implementarea potențial uriaș economisirea energiei. În prezent, intensitatea energetică a economiei ruse depășește media mondială de 2,3 ori și medie pentru țările UE - de 3,2 ori. Potențialul de economisire a energiei în Rusia este estimat la 39-47% din consumul actual de energie și cade în principal pe producția de energie electrică, transportul și distribuția energiei termice, sectoarele industriale și pierderile neproductive de energie din clădiri.

Materialul a fost pregătit pe baza informațiilor din surse deschise

Impactul gazelor cu efect de seră asupra climei

Grupul gazelor cu efect de seră include toate tipurile de compuși gazoși care afectează permeabilitatea atmosferei la lumina solară și la energia termică. Prezența acestor gaze în aerul atmosferic este motivul pentru care o parte din energia termică emisă de suprafața Pământului nu merge în spațiu, ci rămâne în straturile de aer de suprafață. Cu cât conținutul de gaze cu efect de seră din aerul atmosferic este mai mare, cu atât suprafața planetei se supraîncălzește mai intens.

Nota 1

Pentru istoria geologică Pe Pământ, conținutul lor se schimba constant. În același timp, au avut loc schimbări în indicatorii climatici, precum și într-o serie de alți parametri ai atmosferei, de exemplu, densitatea acesteia, compoziția gazului, transparența etc., care determină în mare măsură caracteristicile activității de viață a organismelor. Se crede că încă din perioada Carboniferului Era paleozoică(adică, în urmă cu aproximativ 370 de milioane de ani), conținutul de gaze care contribuie la efectul de seră s-a stabilizat la un nivel care a permis planetei să mențină echilibrul de temperatură.

Grupul gazelor cu efect de seră include:

• vapori de apa,
• dioxid de carbon,
• metan,
• freoni,
• precum şi oxizi de azot şi ozon.

Surse naturale de gaze cu efect de seră

Înainte de începerea erei industriale, principalele surse de gaze cu efect de seră din atmosferă erau: evaporarea apei de la suprafața Oceanului Mondial, activitatea vulcanică și incendiile forestiere. În prezent, vulcanii emit aproximativ 0,15–0,26 miliarde de tone de dioxid de carbon pe an în atmosferă. Specificul activității vulcanice este furnizarea extrem de neuniformă de monoxid de carbon în atmosferă.

O mare parte din ea este eliberată în timpul erupțiilor mari, care apar relativ rar - mai puțin de una pe deceniu. În același timp, alături de gazele cu efect de seră, vulcanii emit și cantități uriașe de praf, ceea ce ajută la reducerea fluxului de radiatia solara si putina racire. După cum arată cercetările moderne, efectul celor mai mari erupții poate provoca o schimbare a temperaturii pe Pământ de ordinul a câteva zecimi de grad și poate dura câțiva ani. Cantitatea de vapori de apă care intră în atmosferă în aceeași perioadă este echivalentă cu evaporarea a 355 mii de kilometri cubi de apă.

Surse antropogenice de gaze cu efect de seră

Odată cu intensificarea industriei, gazele cu efect de seră au început să pătrundă în atmosferă în timpul arderii combustibililor fosili (dioxid de carbon), în timpul dezvoltării. câmpuri petroliere(metan), din cauza pierderii de agenți frigorifici și a utilizării aerosolilor (freon), a lansărilor de rachete (oxizi de azot) și a funcționării motoarelor de automobile (ozon). În plus, activitatea industrială umană a contribuit la reducerea suprafețelor forestiere, principalele absorbante naturale de dioxid de carbon de pe continente.

Teoretic, odată cu arderea completă a combustibililor fosili (cu condiția ca toate depozitele acestuia să fie epuizate), în atmosferă va pătrunde aproximativ aceeași cantitate de dioxid de carbon care a fost îndepărtată din aceasta în timpul istoriei geologice prin procesul de fotosinteză și conservată sub formă de fosilă. carbon.

Deoarece cele mai vechi (și mai subțiri) zăcăminte de caustobioliți datează din perioada Devoniană, se poate presupune că conținutul de dioxid de carbon din atmosferă va fi puțin mai mic decât la sfârșitul acestei perioade sau la începutul următoarei, Carbonifer. perioada (deoarece producția completă a tuturor componentelor utile în zăcămintele moderne este nu numai neprofitabilă din punct de vedere economic, ci și extrem de dificilă din punct de vedere tehnic). În acest moment, viața dezvoltată exista deja, inclusiv viața terestră, dar clima era semnificativ diferită de cea modernă. Era mult mai cald, mai umed, iar atmosfera era mai densă. Conținutul de oxigen din atmosferă era aproape de nivelurile moderne, iar conținutul de dioxid de carbon a fost semnificativ mai mare - aproximativ 0,2%, adică de aproximativ 5,6 ori mai mare decât acum.

Date cercetarea stiintifica furnizează informații că, fără reducerea masei gazelor cu efect de seră din atmosfera pământului, umanitatea nu poate evita deteriorarea climei de pe planetă.

De unde au venit?

Gazele cu efect de seră, aflându-se în atmosferele planetelor, contribuie la apariția unora efect periculos. Se numește în consecință - seră. Pe de o parte, fără acest fenomen planeta noastră nu s-ar fi putut niciodată încălzi suficient pentru ca viața să apară pe ea. Pe de altă parte, totul este bine cu moderație și până la un anumit punct. Prin urmare, vom vorbi despre problemele civilizației asociate cu fenomenul gazelor cu efect de seră, care, având rolul său pozitiv, și-a schimbat calitatea în timp și a devenit un subiect de discuție, cercetare și preocupare generală.

Cu multe milioane de ani în urmă, Soarele, încălzind Pământul, l-a transformat treptat într-o sursă de energie. O parte din căldura ei a intrat spațiul cosmic. În plus, a fost reflectată de gazele din atmosferă și a încălzit straturile de aer apropiate de pământ. Acest proces, similar cu conservarea căldurii sub film transparentîn sere, oamenii de știință i-au dat numele. Și au numit și gazele care o provoacă simplu. Numele lor este „gaze cu efect de seră”.

În zorii stabilirii climei Pământului, apariția acest efect a contribuit la activitatea activă a vulcanilor. Emisiile sub formă de vapori de apă și dioxid de carbon au rămas în atmosferă în cantități uriașe. S-a dovedit hiper efect de seră, care a încălzit Oceanul Mondial aproape până la punctul de fierbere. Și numai odată cu apariția biosferei verzi, care absoarbe dioxidul de carbon din atmosferă, regim de temperatură Planeta a revenit treptat la normal.

Cu toate acestea, industrializarea generală și creșterea constantă a capacității de producție s-au schimbat nu numai compozitia chimica gazele cu efect de seră, dar și esența acestui fenomen.

Ele sunt cunoscute direct

Un gaz cu efect de seră este un compus care rămâne în atmosfera Pământului și devine o barieră în calea radiației sale termice în drumul său către spațiu. Căldura emisă de planetă revine din nou. Ca urmare, temperaturile medii cresc constant, ceea ce poate duce la consecințe imprevizibile.

Încălzirea excesivă a planetei are loc din cauza diferențelor de transparență a straturilor atmosferei. razele solare trece usor prin ele. Atmosfera este transparentă la lumina ultravioletă. Teplov radiații infraroșii este dificil să spargi straturile sale inferioare, unde se acumulează gaze cu efect de seră. Ideea este că creează un sigiliu.

Protocolul de la Kyoto conține o listă clară de gaze cu efect de seră, a căror prezență în atmosfera Pământului ar trebui combatetă. Acestea includ:

• vapori de apă;
• dioxid de carbon;
• metan;
• protoxid de azot;
• freoni;
• ozon;
• perfluorocarburi;
• hexafluorura de sulf.

Potenţial periculos

Vaporii de apă sunt clasificați ca gaz natural, dar participarea sa la formarea efectului de seră este destul de mare. El nu trebuie subestimat.

Dioxidul de carbon este considerat unul dintre principalii factori care influențează clima planetei. Ponderea sa în atmosferă este de aproximativ 64%, iar rolul său în încălzirea globală este exact atât de mare. Principalele surse ale eliberării sale în atmosferă sunt:

• erupții vulcanice;
• proces metabolic al biosferei;
• arderea biomasei și a combustibililor fosili;
• distrugerea pădurilor;
• procesele de productie.

Metanul nu se descompune în atmosferă timp de 10 ani și reprezintă o amenințare serioasă pentru clima Pământului. Efectul său de seră este de 28 de ori mai mare decât cel al dioxidului de carbon, iar în următorii 20 de ani, dacă emisiile sale nu vor fi oprite, această superioritate va ajunge la 84. Principalele sale surse sunt de natură antropică. Acest:

• producția agricolă, în special cultivarea orezului;
• creșterea vitelor (creșterea efectivelor de animale și, în consecință, canalizare);
• arderea pădurii.

O parte din metanul din seră provine din scurgeri în timpul exploatării. cărbune. De asemenea, este eliberat atunci când este extras gaz natural.

Freonii reprezintă un pericol deosebit pentru mediu. Sunt utilizate în principal în aplicații de aerosoli și refrigerare.

Protoxidul de azot este un gaz cu efect de seră, care este unul dintre locurile de frunte în ceea ce privește cantitatea din atmosferă și influența asupra încălzirii globale. Surse de origine și aplicare:

• producerea de îngrășăminte minerale în industria chimică;
• industria alimentară îl folosește ca propulsor;
• în industriile mecanice și de inginerie de rachete este utilizat la motoare.

Ozonul, sau mai degrabă acea parte a acestuia care este clasificată drept gaze nocive care creează efectul de seră, se află în straturile inferioare ale troposferei. Creșterea în apropierea solului, cantitatea sa poate dăuna spațiilor verzi, dăunându-le frunzele și reducând capacitatea de fotosinteză. Se formează în principal ca rezultat al interacțiunii oxizilor de carbon, oxizilor de azot cu vaporii de apă, lumina soarelui și substanțele volatile. compuși organici in prezenta oxigenului. Principalele surse ale acestor substanțe în atmosferă sunt emisiile de gaze cu efect de seră din instalațiile industriale, vehiculeși solvenți chimici.

Perfluorocarburile sunt rezultatul producției de aluminiu, solvenți și electronice. Sunt folosite în dielectrice, purtători de căldură, lichide de răcire, uleiuri lubrifiante și chiar ca sânge artificial. Ele pot fi obținute numai prin sinteză chimică. Ca majoritatea gazelor fluorurate, ele sunt periculoase mediu. Potențialul lor de seră este estimat a fi de sute de ori mai mare decât cel al dioxidului de carbon.

Hexafluorura de sulf este, de asemenea, unul dintre acele gaze cu efect de seră care sunt enumerate ca potențial periculoase în Protocolul de la Kyoto. Se foloseste in domeniul stingerii incendiilor, electronice si industria metalurgică ca mediu tehnologic este cunoscut rolul lui de agent frigorific etc. Emisiile sale rămân în atmosferă mult timp și acumulează în mod activ radiații infraroșii.

Modalități de a rezolva problema

Comunitatea mondială depune multe eforturi pentru a dezvolta un program unificat de acțiune pentru reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră.

Una dintre componentele serioase ale politicii de mediu este aprobarea standardelor pentru emisiile produselor de ardere a combustibilului și reducerea consumului de combustibil datorită tranziției industriei auto la producția de vehicule electrice.

Post centrale nucleare, care nu folosesc cărbune și produse petroliere, în mod indirect face deja posibilă reducerea de mai multe ori a cantității de dioxid de carbon din atmosferă.

Companiile multinaționale de prelucrare a gazelor și petrolului se coordonează cu organizațiile internaționale de mediu și cu guvernele pentru a combate emisiile de metan. Lor li s-au alăturat deja multe state mari producătoare de petrol și gaze, cum ar fi Nigeria, Mexic, Norvegia, SUA și Rusia.

O reducere semnificativă sau interzicerea defrișărilor poate avea, de asemenea, un impact semnificativ asupra îmbunătățirii mediului. Pe măsură ce copacii cresc, ei absorb cantități enorme de dioxid de carbon. În timpul tăierii îl eliberează. Reducerea procentului de teren arabil din țările tropicale a adus deja o contribuție semnificativă la optimizarea emisiilor globale de gaze cu efect de seră.

Noile restricții europene privind caracteristicile tehnologice ale cazanelor și încălzitoarelor de apă fac parte din programul global de mediu. Toate evoluțiile unor astfel de aparate electrocasnice trebuie de acum să respecte cerințele de control al emisiilor de dioxid de carbon în timpul utilizării lor. Este de așteptat ca, sub rezerva introducerii noilor tehnologii, acest gaz cu efect de seră își va reduce prezența în atmosferă cu 136 de milioane de tone în decurs de șase ani.

Energie regenerabilă – o provocare pentru gazele cu efect de seră

ÎN în ultima vreme a aparut tendința modei să investească în dezvoltarea industriilor de energie regenerabilă. Procentul de utilizare a acestuia în consumul global crește lent, dar constant. Se numește „energie verde” deoarece își are originea în procesele naturale regulate care au loc în natură.

Resurse precum fluxurile de apă, vântul, lumina soarelui, maree, omul a învățat acum să folosească pentru nevoi tehnice. Procentul consumului global de energie din surse regenerabile ajunsese deja la 20 până în 2014. În fiecare an, la nivel mondial este utilizată cu 30% mai multă energie eoliană. Producția de panouri fotovoltaice este în creștere. Centralele solare sunt în creștere în popularitate în Spania și Germania.

Motoarele mașinilor în funcțiune emit gaze cu efect de seră în cantități uriașe. Dovada acestui fapt a devenit un stimulent pentru a căuta tipuri „verzi” de benzină. Studii recente au arătat că bioetanolul poate fi considerat o alternativă la combustibilul de motor derivat din petrol. Ca parte a unui program de mediu, Brazilia produce etanol din trestie de zahăr de câțiva ani. Este produs în cantități mari din cereale americane, orez și pulpă de porumb. Biocombustibilul începe deja să înlocuiască parțial benzina în multe țări din întreaga lume.

Contribuția tuturor

Gazele cu efect de seră și activitatea lor distructivă nu pot fi văzute sau simțite. Ne este încă greu să ne imaginăm toate acestea. Cu toate acestea această problemă poate afecta generația următoare. Gândind dincolo de ei înșiși, oamenii pot lua parte la rezolvarea acestei probleme astăzi. Dacă fiecare dintre noi plantează un copac, stinge un incendiu în pădure la timp și trece la o mașină alimentată cu electricitate cu prima ocazie, cu siguranță își va lăsa amprenta în viitor.

Gaze cu efect de seră

Principalul gaz cu efect de seră este vaporii de apă (H 2 O), care sunt responsabili pentru aproximativ două treimi din efectul de seră natural. Alte gaze majore cu efect de seră sunt dioxidul de carbon (CO2), metanul (CH4), protoxidul de azot (N2O) și gazele fluorurate cu efect de seră. Aceste gaze sunt reglementate de Protocolul de la Kyoto.

CFC-urile și HCFC-urile sunt, de asemenea, gaze cu efect de seră, dar sunt reglementate mai degrabă de Protocolul de la Montreal decât de Protocolul de la Kyoto.

Ozonul stratosferic este el însuși un gaz cu efect de seră. Astfel, epuizarea stratului de ozon a servit la atenuarea unor aspecte ale schimbărilor climatice, în timp ce refacerea stratului de ozon ar contribui la schimbările climatice.

dioxid de carbon

Principalul participant la intensificarea efectului de seră (artificial) este dioxidul de carbon (CO 2 ). În țările industrializate, CO 2 reprezintă mai mult de 80% din emisiile de gaze cu efect de seră.

În prezent, lumea emite peste 25 de miliarde de tone de dioxid de carbon în fiecare an. CO 2/sub> poate rămâne în atmosferă timp de 50 până la 200 de ani, în funcție de modul în care este returnat către pământ și oceane.

Metan

Al doilea cel mai important gaz cu efect de seră pentru creșterea efectului de seră este metanul CH4. De la începutul Revoluției Industriale, concentrațiile de metan din atmosferă s-au dublat și contribuie cu 20% din contribuția la efectul de gaze cu efect de seră. În țările industrializate, metanul reprezintă de obicei 15% din emisiile de gaze cu efect de seră.

Emisiile antropice de metan sunt asociate cu minerit, arderea combustibililor fosili, creșterea animalelor, cultivarea orezului și depozitele de deșeuri.
GWP al metanului este de 23 de ori mai mare decât cel al CO 2 .

Protoxid de azot

Protoxidul de azot (N2O) este eliberat în mod natural din oceane și pădurile tropicale și de bacteriile din sol. Sursele de influență umană includ îngrășămintele azotate, arderea combustibililor fosili și producție industrială substanțe chimice care utilizează azot, cum ar fi tratarea apelor uzate.

În țările industrializate, N2O este responsabil pentru aproximativ 6% din emisiile de gaze cu efect de seră. La fel ca CO 2 și metanul, protoxidul de azot este un gaz cu efect de seră ale cărui molecule absorb căldură care încearcă să se evapore în spațiu. N 2 O are un potenţial de 310 ori mai mare decât CO 2 .

De la începutul Revoluției Industriale, concentrațiile atmosferice de protoxid de azot au crescut cu 16% și contribuie cu 4 până la 6% la efectul de seră.

Gaze fluorurate cu efect de seră

Grupul final de gaze cu efect de seră include constituenți fluorurati, cum ar fi hidrofluorocarburile (HFC), care sunt utilizați ca agenți frigorifici și agenți de expandare (PFC), care sunt eliberați în timpul producției de aluminiu; și hexafluoruri de sulf (SGF-SF 6), care sunt utilizate în industria electronică.

Acestea sunt singurele gaze cu efect de seră care nu sunt produse în natură.

Concentrațiile atmosferice sunt mici, reprezentând aproximativ 1,5% din totalul emisiilor de gaze cu efect de seră ale țărilor industrializate. Cu toate acestea, ele sunt extrem de puternice; au un potențial de 1000-4000 de ori mai mare decât CO 2, iar unele au un potențial de peste 22.000 de ori mai mare.

HFC-urile sunt una dintre alternativele la HCFC în refrigerare, aer condiționat și spumare. Consecințele acestor capacități puternice de efect de seră sunt, așadar, un factor care trebuie luat în considerare atunci când se selectează alternative și se dezvoltă strategii de eliminare.

Gaze cu efect de seră

Gazele cu efect de seră sunt gaze despre care se crede că provoacă efectul de seră global.

Principalele gaze cu efect de seră, în ordinea impactului lor estimat asupra echilibrului termic al Pământului, sunt vaporii de apă, dioxidul de carbon, metanul, ozonul, halocarburile și protoxidul de azot.

vapori de apă

Vaporii de apă sunt principalul gaz natural cu efect de seră, responsabil pentru mai mult de 60% din efect. Impactul antropic direct asupra acestei surse este nesemnificativ. În același timp, o creștere a temperaturii Pământului cauzată de alți factori crește evaporarea și concentrația totală a vaporilor de apă în atmosferă la umiditate relativă aproape constantă, ceea ce la rândul său crește efectul de seră. Astfel, apare un feedback pozitiv.

Metan

O erupție gigantică de metan acumulată sub fundul mării în urmă cu 55 de milioane de ani a încălzit Pământul cu 7 grade Celsius.

Același lucru se poate întâmpla și acum - această presupunere a fost confirmată de cercetătorii de la NASA. Folosind simulări computerizate ale climelor antice, ei au încercat să înțeleagă mai bine rolul metanului în schimbările climatice. În prezent, majoritatea cercetărilor privind efectul de seră se concentrează pe rolul dioxidului de carbon în acest efect, deși potențialul metanului de a reține căldura în atmosferă este de 20 de ori mai mare decât cel al dioxidului de carbon.

Variat aparate electrocasnice, care funcționează pe gaz, contribuie la creșterea conținutului de metan din atmosferă

În ultimii 200 de ani, metanul din atmosferă s-a mai mult decât dublat din cauza descompunerii materiei organice în mlaștini și zonele joase umede, precum și a scurgerilor de la obiecte create de om, cum ar fi conductele de gaz, minele de cărbune, creșterea irigațiilor și a degajării de gaze din animale. Dar există o altă sursă de metan - materia organică în descompunere în sedimentele oceanice, păstrată înghețată sub fundul mării.

De obicei temperaturi scăzuteŞi hipertensiune arterială menține metanul sub ocean într-o stare stabilă, dar nu a fost întotdeauna cazul. În perioadele de încălzire globală, cum ar fi maximul termic al Paleocenului târziu, care a avut loc acum 55 de milioane de ani și a durat 100 de mii de ani, mișcarea plăci litosferice, în special subcontinentul indian, a dus la o scădere a presiunii pe fundul mării și ar putea provoca o eliberare mare de metan. Pe măsură ce atmosfera și oceanul au început să se încălzească, emisiile de metan ar putea crește. Unii oameni de știință cred că încălzirea globală actuală ar putea duce la același scenariu - dacă oceanul se încălzește semnificativ.

Când metanul intră în atmosferă, reacționează cu moleculele de oxigen și hidrogen pentru a crea dioxid de carbon și vapori de apă, fiecare dintre acestea putând provoca efectul de seră. Conform previziunilor anterioare, tot metanul emis se va transforma în dioxid de carbon și apă în aproximativ 10 ani. Dacă acest lucru este adevărat, atunci creșterea concentrației de dioxid de carbon va fi principala cauză a încălzirii planetei. Cu toate acestea, încercările de a confirma raționamentul cu referiri la trecut au fost nereușite - nu au fost găsite urme ale unei creșteri a concentrației de dioxid de carbon cu 55 de milioane de ani în urmă.

Modelele utilizate în noul studiu au arătat că, atunci când nivelul de metan din atmosferă crește brusc, conținutul de oxigen și hidrogen care reacţionează cu metanul din acesta scade (până când reacția se oprește), iar metanul rămas rămâne în aer sute de ani, devenind ea însăși o cauză a încălzirii globale. Și aceste sute de ani sunt suficiente pentru a încălzi atmosfera, a topi gheața din oceane și a schimba întregul sistem climatic.

Principalele surse antropice de metan sunt fermentația digestivă la animale, cultivarea orezului și arderea biomasei (inclusiv defrișările). Studii recente au arătat că o creștere rapidă a concentrațiilor de metan din atmosferă a avut loc în primul mileniu d.Hr. (probabil ca urmare a extinderii producției agricole și zootehnice și a arderii pădurilor). Între 1000 și 1700, concentrațiile de metan au scăzut cu 40%, dar au început să crească din nou în ultimele secole (probabil ca urmare a extinderii terenurilor arabile și a pășunilor și a arderii pădurilor, folosirea lemnului pentru încălzire, creșterea numărului de animale, canalizare. , și cultivarea orezului). O anumită contribuție la furnizarea de metan provine din scurgerile din timpul dezvoltării zăcămintelor de cărbune și gaze naturale, precum și din emisiile de metan ca parte a biogazului generat la depozitele de deșeuri.

dioxid de carbon

Sursele de dioxid de carbon din atmosfera Pământului sunt emisiile vulcanice, activitatea vitală a organismelor și activitatea umană. Sursele antropogenice includ arderea combustibililor fosili, arderea biomasei (inclusiv defrișarea) și unele procese industriale (de exemplu, producția de ciment). Principalii consumatori de dioxid de carbon sunt plantele. În mod normal, biocenoza absoarbe aproximativ aceeași cantitate de dioxid de carbon pe care o produce (inclusiv prin degradarea biomasei).

Influența dioxidului de carbon asupra intensității efectului de seră.

Mai trebuie învățate multe despre ciclul carbonului și rolul oceanelor lumii ca rezervor vast de dioxid de carbon. După cum am menționat mai sus, în fiecare an, omenirea adaugă 7 miliarde de tone de carbon sub formă de CO 2 la cele 750 de miliarde de tone existente. Dar doar aproximativ jumătate din emisiile noastre - 3 miliarde de tone - rămân în aer. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că cea mai mare parte a CO 2 este folosită de plante terestre și marine, este îngropată în roci sedimentare marine și este absorbită. apa de mare sau absorbit în alt mod. Din această mare parte de CO 2 (aproximativ 4 miliarde de tone), oceanul absoarbe aproximativ două miliarde de tone de dioxid de carbon atmosferic în fiecare an.

Toate acestea măresc numărul de întrebări fără răspuns: cu ce anume interacționează apa de mare aerul atmosferic, absorbind CO 2? Cât mai mult carbon pot absorbi mările și ce nivel de încălzire globală le-ar putea afecta capacitatea? Care este capacitatea oceanelor de a absorbi și stoca căldura prinsă de schimbările climatice?

Rolul norilor și al particulelor în suspensie în curenții de aer numiți aerosoli nu este ușor de luat în considerare atunci când se construiește un model climatic. Norii umbrează suprafața pământului, ducând la răcire, dar, în funcție de înălțimea, densitatea și alte condiții, pot capta și căldura reflectată de suprafata pamantului, crescând intensitatea efectului de seră. Interesant este și efectul aerosolilor. Unii dintre ei modifică vaporii de apă, condensându-i în mici picături care formează nori. Acești nori sunt foarte denși și ascund suprafața Pământului timp de săptămâni. Adică blochează lumina soarelui până cad cu precipitații.

Efectul combinat poate fi enorm: erupția din 1991 a Muntelui Pinatuba din Filipine a eliberat un volum colosal de sulfați în stratosferă, provocând o scădere a temperaturii la nivel mondial care a durat doi ani.

Astfel, propria noastră poluare, cauzată în principal de arderea cărbunelui și petrolului care conțin sulf, poate compensa temporar efectele încălzirii globale. Experții estimează că aerosolii au redus cantitatea de încălzire cu 20% în timpul secolului al XX-lea. În general, temperaturile au crescut din anii 1940, dar au scăzut din 1970. Efectul aerosolului poate ajuta la explicarea răcirii anormale de la mijlocul secolului trecut.

În 2006, emisiile de dioxid de carbon în atmosferă s-au ridicat la 24 de miliarde de tone. Un grup foarte activ de cercetători pledează împotriva ideii că activitatea umană este una dintre cauzele încălzirii globale. În opinia ei, principalul lucru este procesele naturale ale schimbărilor climatice și creșterea activității solare. Dar, potrivit lui Klaus Hasselmann, șeful Centrului Climatologic German din Hamburg, doar 5% pot fi explicate din cauze naturale, iar restul de 95% este un factor creat de om, cauzat de activitatea umană.

Unii oameni de știință nu leagă nici creșterea CO 2 cu creșterea temperaturii. Scepticii spun că, dacă creșterea temperaturilor trebuie pusă pe seama creșterii emisiilor de CO 2 , temperaturile trebuie să fi crescut în timpul boom-ului economic de după război, când combustibilii fosili au fost arse în cantități uriașe. Totuși, Jerry Mallman, directorul Laboratorului de dinamică geofizică a fluidelor, a calculat că utilizarea crescută a cărbunelui și a uleiurilor a crescut rapid conținutul de sulf din atmosferă, provocând răcirea. După 1970, efectul termic de lungă ciclu de viață CO 2 și metanul au suprimat aerosolii care se descompun rapid, determinând creșterea temperaturilor. Astfel, putem concluziona că influența dioxidului de carbon asupra intensității efectului de seră este enormă și de netăgăduit.

Cu toate acestea, creșterea efectului de seră poate să nu fie catastrofal. De fapt, temperaturi ridicate pot fi binevenite acolo unde sunt destul de rare. Din 1900, cea mai mare încălzire a fost observată de la 40 la 70 0 latitudine nordică, inclusiv Rusia, Europa și partea de nord a Statelor Unite, unde emisiile industriale de gaze cu efect de seră au început cel mai devreme. Cele mai multeîncălzirea are loc noaptea, în primul rând datorită norii crescute, care captează căldura ieșită. Ca urmare, sezonul de semănat a fost prelungit cu o săptămână.

Mai mult, efectul de seră poate fi o veste bună pentru unii fermieri. Concentrațiile mari de CO 2 pot avea un efect pozitiv asupra plantelor, deoarece plantele folosesc dioxid de carbon în timpul fotosintezei, transformându-l în țesut viu. Prin urmare, mai multe planteînseamnă o mai mare absorbție a CO 2 din atmosferă, încetinind încălzirea globală.

Acest fenomen a fost studiat de specialiști americani. Ei au decis să creeze un model al lumii cu o cantitate dublă de CO 2 în aer. Pentru a face acest lucru, au folosit o pădure de pini de paisprezece ani din California de Nord. Gazul era pompat prin conducte instalate printre copaci. Fotosinteza a crescut cu 50-60%. Dar efectul a devenit curând opus. Copacii sufocatori nu au putut face față unor astfel de volume de dioxid de carbon. Avantajul în procesul de fotosinteză a fost pierdut. Acesta este un alt exemplu al modului în care manipularea umană duce la rezultate neașteptate.

Dar aceste mici aspecte pozitive ale efectului de seră nu pot fi comparate cu cele negative. Să luăm, de exemplu, experimentul cu o pădure de pini, unde volumul de CO 2 a fost dublat, iar până la sfârșitul acestui secol se prevede că concentrația de CO 2 se va multiplica de patru ori. Ne putem imagina cât de catastrofale ar putea fi consecințele pentru plante. Și acest lucru, la rândul său, va crește volumul de CO 2, de ce mai putine plante, cu atât concentrația de CO 2 este mai mare.

Consecințele efectului de seră

climatul gazelor cu efect de seră

Pe măsură ce temperaturile cresc, evaporarea apei din oceane, lacuri, râuri etc. Deoarece aerul mai cald poate reține mai mulți vapori de apă, acest lucru creează un efect de feedback puternic: cu cât se încălzește, cu atât este mai mare conținutul de vapori de apă din aer, ceea ce la rândul său crește efectul de seră.

Activitatea umană are un efect redus asupra cantității de vapori de apă din atmosferă. Dar emitem alte gaze cu efect de seră, ceea ce face efectul de seră din ce în ce mai intens. Oamenii de știință cred că creșterea emisiilor de CO 2 , în mare parte din arderea combustibililor fosili, explică cel puțin aproximativ 60% din încălzirea Pământului din 1850. Concentrația de dioxid de carbon din atmosferă crește cu aproximativ 0,3% pe an, iar acum este cu aproximativ 30% mai mare decât înainte de revoluția industrială. Dacă exprimăm acest lucru în termeni absoluti, atunci în fiecare an omenirea adaugă aproximativ 7 miliarde de tone. În ciuda faptului că aceasta este o mică parte în raport cu cantitatea totală de dioxid de carbon din atmosferă - 750 de miliarde de tone, și chiar mai mică în comparație cu cantitatea de CO 2 conținută în Oceanul Mondial - aproximativ 35 de trilioane de tone, rămâne foarte semnificativ. Motiv: procesele naturale sunt în echilibru, un astfel de volum de CO 2 intră în atmosferă, care este îndepărtat de acolo. O activitatea umană adaugă doar CO2.