heim / Warzen/ Die schrecklichsten Treibhauseffekte. Das Auftreten des Treibhauseffekts, Ursachen und Folgen. Theoretische Szenarien globaler Klimastörungen

Die schrecklichsten Treibhauseffekte. Das Auftreten des Treibhauseffekts, Ursachen und Folgen. Theoretische Szenarien globaler Klimastörungen

Die moderne Zivilisation hat einen starken Einfluss auf die Natur. In der Regel negativ. Die Entwässerung von Sümpfen und die ständige Freisetzung großer Mengen schädlicher Substanzen in die Luft – dies ist keine vollständige Liste der „Tugenden“ der Menschheit. Viele Menschen glauben, dass auch der Treibhauseffekt in diese Kategorie gehört. Ist das wirklich so?

Historische Referenz

Wer war übrigens der Urheber des Treibhauseffekts (also derjenige, der dieses Phänomen entdeckt hat)? Wer hat diesen Prozess zuerst beschrieben und über seine Auswirkungen auf die Umwelt gesprochen? Eine ähnliche Idee entstand bereits 1827. Von wissenschaftlicher Artikel war Joseph Fourier. In seiner Arbeit beschrieb er die Mechanismen der Klimabildung auf unserem Planeten.

Das Ungewöhnliche an dieser Arbeit für die damalige Zeit war, dass Fourier die Temperatur- und Klimaeigenschaften verschiedener Zonen der Erde berücksichtigte. Dies ist der Urheber des Treibhauseffekts, der Saussures Erfahrung als Erster erklären konnte.

Saussures Experiment

Um seine Schlussfolgerungen zu überprüfen, nutzte der Wissenschaftler das Experiment von M. de Saussure, bei dem ein innen mit Ruß beschichtetes Gefäß verwendet wird, dessen Hals mit Glas verschlossen ist. De Saussure führte ein Experiment durch, bei dem er ständig die Temperatur innerhalb und außerhalb des Glases maß. Natürlich nahm das Innenvolumen stetig zu. Fourier war der erste, der dieses Phänomen erklärte gemeinsame Aktion zwei Faktoren gleichzeitig: Blockierung der Wärmeübertragung und unterschiedliche Durchlässigkeit der Gefäßwände für Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge.

Der Mechanismus ist ganz einfach: Beim Erhitzen steigt die Oberflächentemperatur, sichtbares Licht wird absorbiert und Wärme beginnt auszustrahlen. Da das Material sichtbares Licht perfekt durchlässt, aber praktisch keine Wärme leitet, reichert sich diese im Innenvolumen des Gefäßes an. Wie Sie sehen, kann der Mechanismus des Treibhauseffekts leicht von jeder Person nachgewiesen werden, die in der Schule einen Standardkurs in Physik belegt hat. Das Phänomen ist recht einfach, aber wie viel Ärger bringt es auf unseren Planeten!

Ursprung des Begriffs

Es ist wichtig zu wissen, dass Joseph Fourier der Autor des Treibhauseffekts im Hinblick auf seine Erstbeschreibung in der Literatur ist. Aber wer hat den Begriff selbst erfunden? Leider werden wir auf diese Frage wahrscheinlich nie eine Antwort bekommen. IN spätere Literatur Das von Fourier entdeckte Phänomen erhielt seinen moderner Name. Heute kennt jeder Ökologe den Begriff „Treibhauseffekt“.

Aber Fouriers wichtigste Entdeckung war die Begründung der tatsächlichen Identität der Erdatmosphäre und gewöhnlichen Glases. Einfach ausgedrückt ist die Atmosphäre unseres Planeten für sichtbare Lichtstrahlung vollkommen durchlässig, lässt diese jedoch im Infrarotbereich nicht gut durch. Nachdem die Erde Wärme angesammelt hat, gibt sie diese praktisch nicht ab. Dies ist der Urheber des Treibhauseffekts. Aber warum tritt dieser Effekt auf?

Ja, wir haben den primitiven Mechanismus seines Auftretens beschrieben, aber moderne Wissenschaft konnte nachweisen, dass sich IR-Strahlen unter normalen Bedingungen noch recht ungehindert über die Planetenatmosphäre hinaus ausbreiten können. Wie kommt es, dass natürliche Mechanismen Anpassungen“ Heizperiode» stürzen sie ab?

Ursachen

Im Allgemeinen haben wir sie gleich zu Beginn unseres Artikels ausreichend ausführlich beschrieben. Die folgenden Faktoren tragen zum Auftreten dieses Phänomens bei:

Ständige und übermäßige Verbrennung fossiler Brennstoffe.
Jedes Jahr gelangen immer mehr Industriegase in die Atmosphäre des Planeten.
Wälder werden ständig abgeholzt, ihre Flächen schrumpfen durch Brände und Bodendegradation.
Anaerobe Fermentation, Freisetzung von Methan vom Meeresboden.

Sie sollten wissen, dass die Hauptverursacher des Treibhauseffekts die folgenden fünf Gase sind:

Zweiwertiges Kohlenmonoxid, auch Kohlendioxid genannt. Treibhauseffekt 50 % gehen genau zu seinen Lasten.
Kohlenstoffverbindungen von Chlor und Fluor (25 %).
(8 %). Giftiges Gas, ein typisches Abfallprodukt schlecht ausgerüsteter chemischer und metallurgischer Industrien.
Bodennahes Ozon (7 %). Trotz seiner entscheidenden Rolle beim Schutz der Erde vor übermäßiger ultravioletter Strahlung kann es dazu beitragen, die Wärme auf ihrer Oberfläche zu speichern.
Ungefähr 10 % Methan.

Woher gelangen diese Gase in die Atmosphäre? Welche Wirkung haben sie?

- Es ist dieser Stoff, der bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe in großen Mengen in die Atmosphäre gelangt. Ungefähr ein Drittel seines (über dem natürlichen) Überschussniveaus ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass der Mensch Wälder intensiv zerstört. Die gleiche Funktion erfüllt der sich ständig beschleunigende Prozess der Wüstenbildung fruchtbarer Böden.

All dies bedeutet, dass weniger Vegetation Kohlendioxid effektiv absorbieren kann, was in vielerlei Hinsicht den Treibhauseffekt vorantreibt. Die Ursachen und Folgen dieses Phänomens hängen zusammen: Jedes Jahr nimmt die Menge des in die Atmosphäre emittierten zweiwertigen Kohlenmonoxids um etwa 0,5 % zu, was sowohl die weitere Ansammlung überschüssiger Wärme als auch die Prozesse der Verschlechterung der Vegetation auf der Oberfläche des Planeten anregt .

- Fluorchlorkohlenwasserstoffe. Wie bereits erwähnt, sind diese Verbindungen für 25 % des Treibhauseffekts verantwortlich. Die Ursachen und Folgen dieses Phänomens werden seit geraumer Zeit untersucht. Sie erscheinen aufgrund von in der Atmosphäre industrielle Produktion, insbesondere veraltete. Gefährliche und giftige Kältemittel enthalten diese Stoffe in großen Mengen, und Maßnahmen zur Verhinderung ihres Austretens führen eindeutig nicht zum erwarteten Ergebnis. Die Folgen ihres Erscheinens sind noch schlimmer:

Erstens sind sie für Mensch und Tier äußerst giftig und für die Flora ist die Nähe zu Fluor- und Chlorverbindungen nicht sehr vorteilhaft.
Zweitens können diese Stoffe die Entstehung des Treibhauseffekts deutlich beschleunigen.
Drittens zerstören sie, was unseren Planeten vor aggressiver ultravioletter Strahlung schützt.

- Methan. Eines der wichtigsten Gase erhöhter Inhalt was in der Atmosphäre durch den Begriff „Treibhauseffekt“ impliziert wird. Sie müssen wissen, dass sich sein Volumen in der Atmosphäre des Planeten allein in den letzten hundert Jahren verdoppelt hat. Der Großteil davon stammt im Prinzip aus völlig natürlichen Quellen:

in Asien.
Viehkomplexe.
Systeme zur Behandlung von häuslichem Abwasser in großen Siedlungen.
Wenn organisches Material in den Tiefen von Sümpfen, auf Mülldeponien, verrottet und sich zersetzt.

Es gibt Hinweise darauf, dass erhebliche Mengen Methan aus den Tiefen der Weltmeere freigesetzt werden. Möglicherweise lässt sich dieses Phänomen durch die Aktivität großer Bakterienkolonien erklären, deren wichtigstes Stoffwechselnebenprodukt Methan ist.

Besonders hervorzuheben ist der „Beitrag“ der Ölförderunternehmen zur Entstehung des Treibhauseffekts: Ein erheblicher Teil dieses Gases gelangt als Nebenprodukt in die Atmosphäre. Darüber hinaus trägt auch der sich ständig ausdehnende Film aus Erdölprodukten auf der Oberfläche des Weltozeans zur beschleunigten Zersetzung organischer Stoffe bei, die mit Methanemissionen einhergeht.

- Stickoxid. Es entsteht in großen Mengen bei vielen chemischen Produktionsprozessen. Er ist nicht nur gefährlich Aktive Teilnahme im Treibhausmechanismus. Tatsache ist, dass diese Substanz in Verbindung mit atmosphärischem Wasser eine echte Substanz bildet Salpetersäure, wenn auch in geringer Konzentration. Von hier kommt alles, was sich äußerst negativ auf die Gesundheit der Menschen auswirkt.

Theoretische Szenarien globaler Klimastörungen

Also was sind globale Konsequenzen Treibhauseffekt? Dies lässt sich nur schwer mit Sicherheit sagen, da die Wissenschaftler noch weit von einer eindeutigen Schlussfolgerung entfernt sind. Derzeit gibt es mehrere Szenarien. Bei der Entwicklung von Computermodellen werden viele Faktoren berücksichtigt Unterschiedliche Faktoren, was die Entwicklung des Treibhauseffekts beschleunigen oder verlangsamen kann. Schauen wir uns die Katalysatoren für diesen Prozess an:

Die Freisetzung der oben beschriebenen Gase aufgrund anthropogener Aktivitäten des Menschen.
CO 2 -Freisetzung durch thermische Zersetzung natürlicher Hydrokarbonate. Es ist interessant zu wissen, dass die Kruste unseres Planeten 50.000-mal mehr Kohlendioxid enthält als die Luft. Natürlich, wir reden überüber chemisch gebundenes Kohlenmonoxid.
Da die Hauptfolgen des Treibhauseffekts ein Anstieg der Wasser- und Lufttemperatur auf der Erdoberfläche sind, nimmt die Verdunstung von Feuchtigkeit von der Oberfläche der Meere und Ozeane zu. Dadurch verschlechtert sich die Durchlässigkeit der Atmosphäre für Infrarotstrahlung noch mehr.
Die Ozeane enthalten etwa 140 Billionen Tonnen Kohlendioxid, das mit steigenden Wassertemperaturen auch intensiv in die Atmosphäre abgegeben wird und zu einer dynamischeren Entwicklung des Treibhausprozesses beiträgt.
Eine Abnahme des Reflexionsvermögens des Planeten, was zu einer beschleunigten Wärmeansammlung in seiner Atmosphäre führt. Dazu trägt auch die Wüstenbildung bei.

Welche Faktoren verlangsamen die Entwicklung des Treibhauseffekts?

Es wird davon ausgegangen, dass die Hauptsache warme Strömung- Der Golfstrom wird ständig langsamer. Langfristig wird dies zu einem deutlichen Temperaturrückgang führen, der die Wirkung der Treibhausgasanreicherung verlangsamt. Darüber hinaus nimmt mit jedem Grad allgemeiner Erwärmung die Wolkenfläche über dem gesamten Territorium des Planeten um etwa 0,5 % zu, was zu einer deutlichen Reduzierung der Wärmemenge beiträgt, die die Erde aus dem Weltraum erhält.

Bitte beachten Sie: Der Treibhauseffekt besteht im Wesentlichen darin, die Gesamttemperatur zu erhöhen Erdoberfläche. Daran ist natürlich nichts Gutes, aber es sind die oben genannten Faktoren, die oft dazu beitragen, die Folgen dieses Phänomens abzumildern. Im Prinzip ist dies der Grund, warum viele Wissenschaftler glauben, dass das Thema selbst globale Erwärmung gehört zu der Kategorie völlig natürlicher Phänomene, die im Laufe der Erdgeschichte regelmäßig aufgetreten sind.

Je höher die Verdunstungsrate, desto größer wird der Jahresniederschlag. Dies führt sowohl zur Wiederherstellung von Sümpfen als auch zum beschleunigten Wachstum der Flora, die für die Wiederverwertung von überschüssigem Kohlendioxid in der Atmosphäre des Planeten verantwortlich ist. Es wird auch erwartet, dass erhöhte Niederschläge in Zukunft zu einer deutlichen Vergrößerung der Fläche flacher tropischer Meere beitragen werden.

Die darin lebenden Korallen sind die wichtigsten Kohlendioxidverwerter. Da es chemisch gebunden ist, baut es ihr Skelett auf. Wenn die Menschheit schließlich die Entwaldungsrate zumindest ein wenig reduziert, wird sich ihre Fläche recht schnell erholen, da das gleiche Kohlendioxid ein hervorragendes Stimulans für die Ausbreitung von Pflanzen ist. Also was sind mögliche Konsequenzen Treibhauseffekt?

Hauptszenarien für die Zukunft unseres Planeten

Im ersten Fall gehen Wissenschaftler davon aus, dass die globale Erwärmung recht langsam erfolgen wird. Und dieser Standpunkt hat viele Befürworter. Sie glauben, dass der Weltozean, der ein riesiger Energiespeicher ist, lange Zeit kann überschüssige Wärme aufnehmen. Es kann mehrere Jahrtausende dauern, bis sich das Klima auf dem Planeten wirklich radikal ändert.

Die zweite Gruppe von Wissenschaftlern hingegen vertritt eine relativ schnelle Version katastrophaler Veränderungen. Dieses Problem des Treibhauseffekts erfreut sich derzeit großer Beliebtheit; es wird auf fast jedem wissenschaftlichen Kongress diskutiert. Leider gibt es genügend Beweise für diese Theorie. Es wird angenommen, dass die Kohlendioxidkonzentration in den letzten hundert Jahren um mindestens 20–24 % und die Methanmenge in der Atmosphäre um 100 % zugenommen hat. In der pessimistischsten Version geht man davon aus, dass die Temperatur auf dem Planeten bis zum Ende dieses Jahrhunderts durchaus um rekordverdächtige 6,4 °C ansteigen könnte.

In diesem Fall wird der Treibhauseffekt in der Erdatmosphäre lediglich allen Bewohnern der Küstengebiete tödliche Probleme bereiten.

Ein starker Anstieg des Meeresspiegels

Der Punkt ist so ähnlich Temperaturanomalien sind mit einem extrem starken und fast unvorhersehbaren Anstieg des Meeresspiegels der Weltmeere behaftet. Also von 1995 bis 2005. dieser Wert lag bei 4 cm, obwohl miteinander konkurrierende Wissenschaftler erklärten, man dürfe nicht mit einem Anstieg über ein paar Zentimeter rechnen. Wenn alles im gleichen Tempo weitergeht, wird der Pegel des Weltmeeres bis zum Ende des 21. Jahrhunderts mindestens 88-100 cm über der aktuellen Norm liegen. Mittlerweile leben etwa 100 Millionen Menschen auf unserem Planeten genau auf 87-88 cm über dem Meeresspiegel.

Vermindertes Reflexionsvermögen der Planetenoberfläche

Als wir über den Treibhauseffekt schrieben, erwähnte der Artikel wiederholt, dass er zu einer weiteren Abnahme des Reflexionsvermögens der Erdoberfläche führt, was durch Abholzung und Wüstenbildung begünstigt wird.

Viele Wissenschaftler bezeugen, dass die Eiskappe an den Polen die Gesamttemperatur des Planeten um mindestens zwei Grad senken kann und dass das Eis, das die Oberfläche der Polargewässer bedeckt, die Freisetzung von Kohlendioxid und Methan in die Atmosphäre stark hemmt. Darüber hinaus gibt es im Bereich der polaren Eiskappen überhaupt keinen Wasserdampf, was den globalen Treibhauseffekt erheblich ankurbelt.

All dies wird den globalen Wasserkreislauf so stark beeinflussen, dass die Häufigkeit von Tornados ungeheuerlich wird zerstörerische Kraft Hurrikane und Tornados werden um ein Vielfaches zunehmen, was es den Menschen praktisch unmöglich machen wird, selbst in Gebieten zu leben, die sehr weit von den Meeresküsten entfernt sind. Leider führt die Umverteilung des Wassers zum gegenteiligen Phänomen. Dürren machen heute ein Problem von 10 % aus Globus, und in Zukunft könnte die Zahl dieser Regionen durchaus sofort auf 35-40 % steigen. Das ist eine traurige Aussicht für die Menschheit.

Für unser Land ist die Prognose in diesem Fall deutlich günstiger. Klimatologen gehen davon aus, dass der größte Teil des russischen Territoriums für die normale Landwirtschaft gut geeignet sein wird und das Klima deutlich milder werden wird. Natürlich werden die meisten Küstengebiete (und wir haben viele davon) einfach überflutet.

Das dritte Szenario geht davon aus kurzer Zeitraum Steigende Temperaturen werden durch eine globale Abkühlung ersetzt. Wir haben bereits über die Verlangsamung des Golfstroms und die Folgen gesprochen. Stellen Sie sich vor, dass diese warme Strömung vollständig aufhört ... Natürlich wird es nicht zu den im Film „The Day After Tomorrow“ beschriebenen Ereignissen kommen, aber der Planet wird auf jeden Fall viel kälter. Allerdings nicht mehr lange.

Einige Mathematiker halten an der (natürlich modellierten) Theorie fest, nach der der Treibhauseffekt auf der Erde dazu führen wird, dass das Klima in Europa 20 bis 30 Jahre lang nicht wärmer wird als bei uns. Sie gehen auch davon aus, dass die Erwärmung danach anhält, deren Szenario in der zweiten Option beschrieben wird.

Abschluss

Wie dem auch sei, in den Prognosen der Wissenschaftler steckt nicht viel Gutes. Wir können nur hoffen, dass unser Planet ein komplexerer und perfekterer Mechanismus ist, als wir uns vorstellen. Vielleicht können solche traurigen Folgen vermieden werden.

Der Mechanismus des Treibhauseffekts ist wie folgt. Die Sonnenstrahlen, die die Erde erreichen, werden von der Bodenoberfläche, der Vegetation, der Wasseroberfläche usw. absorbiert. Erhitzte Oberflächen geben sie ab Wärmeenergie wieder in die Atmosphäre, allerdings in Form langwelliger Strahlung.

Atmosphärische Gase (Sauerstoff, Stickstoff, Argon) absorbieren die Wärmestrahlung der Erdoberfläche nicht, sondern streuen sie. Allerdings als Folge der Verbrennung fossiler Brennstoffe und anderer Herstellungsprozesse In der Atmosphäre sammeln sich an: Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, verschiedene Kohlenwasserstoffe (Methan, Ethan, Propan usw.), die sich nicht zerstreuen, sondern die von der Erdoberfläche kommende Wärmestrahlung absorbieren. Der so entstehende Schirm führt zum Auftreten des Treibhauseffekts – der globalen Erwärmung.

Zusätzlich zum Treibhauseffekt führt die Anwesenheit dieser Gase zur Bildung des sogenannten photochemischer Smog. Gleichzeitig bilden Kohlenwasserstoffe durch photochemische Reaktionen sehr giftige Produkte – Aldehyde und Ketone.

Globale Erwärmung ist eine der bedeutendsten Konsequenzen anthropogene Verschmutzung Biosphäre. Es manifestiert sich sowohl im Klimawandel als auch in der Biota: dem Produktionsprozess in Ökosystemen, Verschiebungen der Grenzen von Pflanzenformationen, Veränderungen der Ernteerträge. Besonders starke Veränderungen können hohe und mittlere Breiten betreffen. Den Prognosen zufolge wird die Lufttemperatur dort am deutlichsten ansteigen. Die Natur dieser Regionen ist besonders anfällig für verschiedene Einflüsse und erholt sich nur äußerst langsam.

Durch die Erwärmung wird sich die Taigazone um etwa 100-200 km nach Norden verschieben. Der Anstieg des Meeresspiegels aufgrund der Erwärmung (schmelzendes Eis und Gletscher) kann bis zu 0,2 m betragen, was zu Überschwemmungen der Mündungen großer, insbesondere sibirierischer Flüsse führen wird.

Auf der regelmäßigen Konferenz der Teilnehmerstaaten des Übereinkommens zur Verhütung des Klimawandels im Jahr 1996 in Rom wurde die Notwendigkeit koordinierter internationaler Maßnahmen zur Lösung dieses Problems erneut bestätigt. Gemäß der Konvention haben sich Industrieländer und Länder mit Transformationsökonomien dazu verpflichtet, die Produktion von Treibhausgasen zu stabilisieren. Länder enthalten in Europäische Union, in ihrem enthalten nationale Programme Bestimmungen zur Reduzierung der Kohlendioxidemissionen um 20 % bis 2005.

1997 wurde das Kyoto-Abkommen (Japan) unterzeichnet, in dem sich die Industrieländer verpflichteten, die Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2000 auf dem Niveau von 1990 zu stabilisieren.

Danach stiegen die Treibhausgasemissionen jedoch sogar noch an. Ermöglicht wurde dies durch den Austritt der USA aus dem Kyoto-Abkommen im Jahr 2001. Damit war die Umsetzung dieses Abkommens gefährdet, da die für das Inkrafttreten dieses Abkommens erforderliche Quote verletzt wurde.

In Russland lagen die Treibhausgasemissionen aufgrund eines allgemeinen Produktionsrückgangs im Jahr 2000 bei 80 % des Niveaus von 1990. Daher ratifizierte Russland das Kyoto-Abkommen im Jahr 2004 und verlieh ihm damit Rechtsstatus. Jetzt (2012) ist dieses Abkommen in Kraft, andere Staaten sind ihm beigetreten (zum Beispiel Australien), aber die Entscheidungen des Kyoto-Abkommens bleiben immer noch unerfüllt. Der Kampf um die Umsetzung des Kyoto-Abkommens geht jedoch weiter.

Einer der bekanntesten Kämpfer gegen die globale Erwärmung ist der ehemalige Vizepräsident der Vereinigten Staaten A. Gore. Nach der Niederlage bei Präsidentschaftswahlen Seit 2000 widmet er sich dem Kampf gegen die globale Erwärmung. „Rette die Welt, bevor es zu spät ist!“ - das ist sein Slogan. Ausgestattet mit einer Reihe von Folien reiste er um die Welt und erläuterte die wissenschaftlichen und politischen Aspekte der globalen Erwärmung und die möglichen schwerwiegenden Folgen in naher Zukunft, wenn der durch menschliche Aktivitäten verursachte Anstieg der Kohlendioxidemissionen nicht eingedämmt wird.

A. Gore hat ein bekanntes Buch geschrieben « Eine unbequeme Wahrheit. Globale Erwärmung, wie man eine Planetenkatastrophe stoppen kann.“ Darin schreibt er mit Überzeugung und Gerechtigkeit: „Manchmal scheint es, als ob unsere Klimakrise langsam voranschreitet, aber in Wirklichkeit geschieht sie sehr schnell und wird zu einer wahrhaft planetarischen Gefahr.“ Und um die Bedrohung abzuwehren, müssen wir zunächst die Tatsache ihrer Existenz anerkennen. Warum scheinen unsere Führer so laute Warnungen vor Gefahren nicht zu hören? Sie widersetzen sich der Wahrheit, weil sie in dem Moment, in dem sie gestehen, mit einer moralischen Pflicht zum Handeln konfrontiert werden. Ist es einfach bequemer, die Gefahrenwarnung zu ignorieren? Vielleicht, aber eine unbequeme Wahrheit verschwindet nicht, nur weil sie nicht bemerkt wird.“

Für das Buch wurde er 2006 mit dem American Literary Award ausgezeichnet. Erstellt aus einem Buch Dokumentarfilm « Eine unbequeme Wahrheit" mit A. Gore in Hauptrolle. Der Film gewann 2007 einen Oscar und wurde in die Kategorie „Das sollte jeder wissen“ aufgenommen. Im selben Jahr wurde A. Gore (zusammen mit einer Gruppe von IPCC-Experten) ausgezeichnet Nobelpreis Welt für seine Arbeit im Bereich Umweltschutz und Klimaforschung ausgezeichnet.

Derzeit setzt A. Gore auch aktiv den Kampf gegen die globale Erwärmung fort und ist freiberuflicher Berater des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC), der von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) und dem UN-Programm für Klimaänderungen gegründet wurde. Umfeld(UNEP).

Globale Erwärmung und Treibhauseffekt

Bereits 1827 schlug der französische Physiker J. Fourier vor, dass die Erdatmosphäre die Funktion von Glas in einem Gewächshaus erfüllt: Die Luft lässt Sonnenwärme durch, lässt sie aber nicht wieder in den Weltraum verdunsten. Und er hatte recht. Dieser Effekt wird durch bestimmte atmosphärische Gase wie Wasserdampf und Kohlendioxid erreicht. Sie übertragen sichtbares und „nahes“ Infrarotlicht, das von der Sonne emittiert wird, absorbieren jedoch „ferne“ Infrarotstrahlung, die entsteht, wenn die Erdoberfläche durch Sonnenstrahlen erhitzt wird und eine niedrigere Frequenz hat (Abb. 12).

Im Jahr 1909 betonte der schwedische Chemiker S. Arrhenius erstmals die enorme Rolle von Kohlendioxid als Temperaturregulator der Oberflächenschichten der Luft. Kohlendioxid lässt die Sonnenstrahlen ungehindert zur Erdoberfläche durch, absorbiert jedoch den größten Teil der Wärmestrahlung der Erde. Dies ist eine Art riesiger Schirm, der die Abkühlung unseres Planeten verhindert.

Die Temperatur der Erdoberfläche nimmt seit dem 20. Jahrhundert stetig zu. um 0,6 °C. Im Jahr 1969 betrug sie 13,99 °C, im Jahr 2000 - 14,43 °C. Auf diese Weise, Durchschnittstemperatur Die Temperatur auf der Erde beträgt derzeit etwa 15 °C. Bei einer bestimmten Temperatur befinden sich die Oberfläche und die Atmosphäre des Planeten im thermischen Gleichgewicht. Durch die Energie der Sonne und die Infrarotstrahlung der Atmosphäre erwärmt, gibt die Erdoberfläche im Durchschnitt eine äquivalente Energiemenge an die Atmosphäre ab. Dabei handelt es sich um die Energie der Verdunstung, Konvektion, Wärmeleitfähigkeit und Infrarotstrahlung.

Reis. 12. Schematische Darstellung des Treibhauseffekts, der durch das Vorhandensein von Kohlendioxid in der Atmosphäre verursacht wird

IN In letzter Zeit Menschliche Aktivitäten führen zu einem Ungleichgewicht im Verhältnis von aufgenommener und abgegebener Energie. Bevor der Mensch in globale Prozesse auf dem Planeten eingriff, waren Veränderungen auf seiner Oberfläche und in der Atmosphäre mit dem Gehalt an Gasen in der Natur verbunden, die leichte Hand Wissenschaftler wurden „Gewächshaus“ genannt. Zu diesen Gasen gehören Kohlendioxid, Methan, Lachgas und Wasserdampf (Abb. 13). Heutzutage werden ihnen anthropogene Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) zugesetzt. Ohne die Gasdecke, die die Erde umhüllt, wäre die Temperatur auf ihrer Oberfläche um 30 bis 40 Grad niedriger. Die Existenz lebender Organismen wäre in diesem Fall sehr problematisch.

Treibhausgase fangen vorübergehend Wärme in unserer Atmosphäre ein und erzeugen so den sogenannten Treibhauseffekt. Durch die anthropogene Aktivität des Menschen erhöht sich der Anteil mancher Treibhausgase am Gesamthaushalt der Atmosphäre. Dies gilt vor allem für Kohlendioxid, dessen Gehalt von Jahrzehnt zu Jahrzehnt stetig zunimmt. Kohlendioxid verursacht 50 % des Treibhauseffekts, FCKW sind für 15–20 % verantwortlich und Methan ist für 18 % verantwortlich.

Reis. 13. Der Anteil anthropogener Gase in der Atmosphäre mit dem Treibhauseffekt von Stickstoff beträgt 6 %

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre wurde auf 0,03 % geschätzt. Im Rahmen des ersten Internationalen Geophysikalischen Jahres 1956 führten Wissenschaftler spezielle Studien durch. Der angegebene Wert wurde präzisiert und betrug 0,028 %. 1985 wurden erneut Messungen durchgeführt und es stellte sich heraus, dass der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre auf 0,034 % gestiegen war. Somit ist der Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre eine erwiesene Tatsache.

In den letzten 200 Jahren also anthropogene Aktivitäten Der Kohlenmonoxidgehalt in der Atmosphäre stieg um 25 %. Dies liegt zum einen an der intensiven Verbrennung fossiler Brennstoffe: Gas, Öl, Schiefer, Kohle usw. und zum anderen an der jährlichen Verringerung der Waldflächen, die die Hauptabsorber von Kohlendioxid sind. Darüber hinaus ist die Entwicklung solcher Industrien Landwirtschaft, da Reisanbau und Viehzucht sowie die Zunahme städtischer Mülldeponien zu einem Anstieg der Freisetzung von Methan, Stickoxiden und einigen anderen Gasen führen.

Das zweitwichtigste Treibhausgas ist Methan. Sein Gehalt in der Atmosphäre steigt jährlich um 1 %. Die bedeutendsten Methanlieferanten sind große Deponien Vieh, Reisfelder. Gasreserven auf Deponien Großstädte können als kleine Gasfelder betrachtet werden. Bei den Reisfeldern stellte sich heraus, dass trotz des großen Methanausstoßes relativ wenig davon in die Atmosphäre gelangt, da der größte Teil davon von Bakterien abgebaut wird, die mit dem Wurzelsystem des Reises verbunden sind. Somit haben Reislandwirtschaftsökosysteme insgesamt einen moderaten Einfluss auf die Methanemissionen.

Heute besteht kein Zweifel mehr daran, dass der Trend zur Nutzung vorwiegend fossiler Energieträger unweigerlich zu einer weltweiten katastrophalen Klimaveränderung führt. Bei den aktuellen Kohle- und Ölverbrauchsraten wird in den nächsten 50 Jahren mit einem Anstieg des Kohle- und Ölverbrauchs gerechnet. Jahresdurchschnittstemperatur Auf dem Planeten schwankt die Temperatur zwischen 1,5 °C (in Äquatornähe) und 5 °C (in hohen Breiten).

Steigende Temperaturen infolge des Treibhauseffekts bedrohen beispiellose Umwelt-, Wirtschafts- und Umweltprobleme soziale Konsequenzen. Der Wasserspiegel in den Ozeanen könnte durch Meerwasser und Schmelze um 1-2 m ansteigen Polareis. (Aufgrund des Treibhauseffekts ist der Meeresspiegel im 20. Jahrhundert bereits um 10–20 cm gestiegen.) Es wurde festgestellt, dass ein Anstieg des Meeresspiegels um 1 mm zu einem Rückgang führt Küste um 1,5 m.

Wenn der Meeresspiegel um etwa 1 m ansteigt (und das ist das Worst-Case-Szenario), dann werden bis zum Jahr 2100 etwa 1 % des Territoriums Ägyptens, 6 % des Territoriums der Niederlande, 17,5 % des Territoriums von Bangladesch und 80 % des Majuro-Atolls, das zu den Marshallinseln gehört, werden unter Wasser liegen – Fischerinseln. Dies wird der Beginn einer Tragödie für 46 Millionen Menschen sein. Den pessimistischsten Prognosen zufolge wird der Anstieg des Meeresspiegels im 21. Jahrhundert stattfinden. kann zum Verschwinden von Ländern wie Holland, Pakistan und Israel von der Weltkarte sowie zur Überschwemmung des größten Teils Japans und einiger anderer Inselstaaten führen. St. Petersburg, New York und Washington könnten unter Wasser gehen. Während einige Landstriche Gefahr laufen, auf den Meeresgrund zu sinken, werden andere unter schwerer Dürre leiden. Das Verschwinden droht Asow und Aralsee und viele Flüsse. Die Fläche der Wüsten wird zunehmen.

Eine Gruppe schwedischer Klimatologen stellte fest, dass von 1978 bis 1995 das Gebiet im Norden aus schwimmendem Eis bestand arktischer Ozean um etwa 610.000 km 2 verringert, d.h. um 5,7 %. Gleichzeitig stellte sich heraus, dass jedes Jahr durch die Framstraße, die den Archipel Spitzbergen (Spitzbergen) von Grönland trennt Durchschnittsgeschwindigkeit Mit etwa 15 cm/s werden bis zu 2600 km 3 schwimmendes Eis in den offenen Atlantik getragen (das ist etwa 15–20 Mal mehr als die Strömung eines Flusses wie des Kongo).

Im Juli 2002 aus dem kleinen Inselstaat Tuvalu, der sich auf neun Atolle im südlichen Teil erstreckt Pazifik See(26 km 2, 11,5 Tausend Einwohner) gab es einen Hilferuf. Tuvalu geht langsam aber sicher unter Wasser – am meisten... Hochpunkt in dem Staat erhebt sich nur 5 m über dem Meeresspiegel Anfang 2004 verbreiteten elektronische Medien eine Aussage, dass die erwarteten hohen Flutwellen im Zusammenhang mit dem Neumond den Meeresspiegel in der Region vorübergehend um mehr als 3 m ansteigen lassen könnten, was durch den steigenden Meeresspiegel verursacht wird aufgrund der globalen Erwärmung. Wenn sich dieser Trend fortsetzt, wird der kleine Staat vom Erdboden verschwinden. Die Regierung von Tuvalu ergreift Maßnahmen zur Umsiedlung von Bürgern in den Nachbarstaat Niue.

Steigende Temperaturen werden in vielen Regionen der Erde zu einer geringeren Bodenfeuchtigkeit führen. Dürren und Taifune werden an der Tagesordnung sein. Die Eisbedeckung der Arktis wird um 15 % abnehmen. Im kommenden Jahrhundert wird die Eisbedeckung von Flüssen und Seen auf der Nordhalbkugel zwei Wochen kürzer sein als im 20. Jahrhundert. Das Eis wird in den Bergen schmelzen Südamerika, Afrika, China und Tibet.

Die globale Erwärmung wird sich auch auf den Zustand der Wälder unseres Planeten auswirken. Waldvegetation kann bekanntlich innerhalb sehr enger Temperatur- und Feuchtigkeitsgrenzen existieren. Das meiste davon könnte absterben, das komplexe Ökosystem befindet sich im Stadium der Zerstörung, und dies wird einen katastrophalen Rückgang der genetischen Vielfalt der Pflanzen nach sich ziehen. Als Folge der globalen Erwärmung auf der Erde bereits in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts. Ein Viertel bis die Hälfte der Arten der Landflora und -fauna könnten verschwinden. Auch im Maximum Bevorzugte Umstände Bis zur Mitte des Jahrhunderts werden fast 10 % der Landtier- und Pflanzenarten unmittelbar vom Aussterben bedroht sein.

Untersuchungen haben gezeigt, dass es zur Vermeidung einer globalen Katastrophe notwendig ist, die Kohlenstoffemissionen in die Atmosphäre auf 2 Milliarden Tonnen pro Jahr (ein Drittel der aktuellen Menge) zu reduzieren. Unter Berücksichtigung des natürlichen Bevölkerungswachstums bis 2030-2050. Pro Kopf sollte nicht mehr als 1/8 der derzeit pro Kopf durchschnittlichen Menge an Kohlenstoff in Europa emittiert werden.

In den letzten Jahrzehnten haben wir zunehmend von der Problematik der globalen Erwärmung und des Treibhauseffekts gehört. Politiker, Wissenschaftler und Journalisten streiten darüber, welcher Klimawandel uns in naher Zukunft erwartet, wohin er führen wird und wie sehr die Menschen selbst daran beteiligt sind. In diesem Beitrag werden wir versuchen, die Ursachen und Folgen des Treibhauseffekts zu verstehen.

Warum spricht man vom Treibhauseffekt?

Im 19. Jahrhundert begannen Wissenschaftler, regelmäßig Wetter- und Klimabeobachtungen auf der ganzen Welt durchzuführen. Tatsächlich lässt sich aber mit verschiedenen Methoden feststellen, wie sich die Temperatur auf dem Planeten in der ferneren Vergangenheit verändert hat. Und so erhielten Wissenschaftler in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts alarmierende Daten – die globale Temperatur auf unserem Planeten begann zu steigen. Und je näher die Neuzeit rückt, desto stärker ist dieses Wachstum.

Globaler Temperaturanstieg im Diagramm

Sicherlich, Klimabedingungen auf unserem Planeten haben sich in der Vergangenheit verändert. Es gab globale Erwärmungen und globale Abkühlungen, aber die aktuelle globale Erwärmung weist eine Reihe von Merkmalen auf. Erstens deuten die verfügbaren Daten darauf hin, dass sich das Klima auf dem Planeten in den letzten ein bis zweitausend Jahren mit Ausnahme kurzfristiger Anomalien nicht drastisch verändert hat. Und zweitens gibt es viele Gründe zu der Annahme, dass die derzeitige Erwärmung kein natürlicher Klimawandel, sondern durch menschliche Aktivitäten verursachte Veränderungen ist.

Es gibt viele Kontroversen zu diesem Thema. Schon bald nachdem man darüber sprach, dass der Mensch die globale Erwärmung verursacht, tauchten viele Skeptiker auf. Sie begannen zu zweifeln, dass menschliche Aktivitäten globale Prozesse wie das Klima auf dem gesamten Planeten beeinflussen könnten. Es gibt jedoch gute Gründe dafür, dass der Mensch für die globale Erwärmung verantwortlich ist. Wie hat der Mensch die globale Erwärmung verursacht?

Im 19. Jahrhundert trat die Welt in das Industriezeitalter ein. Die Entstehung von Fabriken und Transportmitteln erforderte viel Treibstoff. Die Menschen begannen, Millionen Tonnen abzubauen Kohle, Öl und Gas und verbrennen sie in immer größeren Mengen. Dadurch gelangten große Mengen Kohlendioxid und andere Gase, die den Treibhauseffekt verursachen, in die Atmosphäre.

Und mit der Zunahme des Gehalts dieser Gase begann auch die globale Temperatur zu steigen. Aber warum führt eine steigende Kohlendioxidkonzentration zu einer Erwärmung? Versuchen wir es herauszufinden.

Was ist der Treibhauseffekt?

Die Menschen haben längst gelernt, Gemüse in Gewächshäusern anzubauen, wo sie ernten können, ohne auf die warme Jahreszeit warten zu müssen. Warum ist es im Gewächshaus im Frühling oder sogar im Winter warm? Natürlich kann das Gewächshaus speziell beheizt werden, aber das ist nicht das Einzige. Durch das Glas oder die Folie, die das Gewächshaus bedeckt, dringen die Sonnenstrahlen ungehindert ein und erwärmen die Erde im Inneren. Die erhitzte Erde sendet auch Strahlung aus und gibt mit dieser Strahlung auch Wärme ab, diese Strahlung ist jedoch nicht sichtbar, sondern infrarot. Doch für Infrarotstrahlung sind Glas oder Folie undurchsichtig und blockieren diese. Daher ist es schwieriger, dem Gewächshaus Wärme zuzuführen, als sie aufzunehmen, und daher ist die Temperatur im Gewächshaus höher als im offenen Bereich.

Ein ähnliches Phänomen ist auf unserem gesamten Planeten zu beobachten. Die Erde ist von einer Atmosphäre bedeckt, die Sonnenstrahlung leicht an die Oberfläche überträgt, aber keine Infrarotstrahlung von der erhitzten Erdoberfläche zurück in den Weltraum überträgt. Und wie viel Infrarotstrahlung von der Atmosphäre blockiert wird, hängt vom Gehalt an Treibhausgasen darin ab. Je mehr Treibhausgase und insbesondere das wichtigste Kohlendioxid vorhanden sind, desto stärker beeinträchtigt die Atmosphäre die Abkühlung des Planeten und desto wärmer wird das Klima.

Welche Folgen hat der Treibhauseffekt?

Natürlich kommt es nicht auf den Treibhauseffekt an sich an, sondern darauf, wie stark er ist. Es gab schon immer eine gewisse Menge an Treibhausgasen in der Atmosphäre, und wenn sie vollständig aus der Atmosphäre verschwinden würden, wären wir in Schwierigkeiten. Denn ohne Treibhauseffekt würde nach Berechnungen der Wissenschaftler die Temperatur auf dem Planeten um 20–30 °C sinken. Die Erde würde gefrieren und fast bis zum Äquator mit Gletschern bedeckt sein. Eine Verstärkung des Treibhauseffekts wird jedoch zu nichts Gutem führen.

Eine Änderung der globalen Temperatur um nur wenige Grad wird zu schwerwiegenden Folgen führen (und führt nach einigen Beobachtungen bereits dazu). Was sind diese Konsequenzen?

1) Globales Abschmelzen der Gletscher und steigender Meeresspiegel. In den Gletschern Grönlands und der Antarktis sind recht große Eisreserven konzentriert. Wenn dieses Eis aufgrund der globalen Erwärmung schmilzt, steigt der Meeresspiegel. Wenn das gesamte Eis schmilzt, wird der Meeresspiegel um 65 Meter ansteigen. Ist es viel oder wenig? Eigentlich ziemlich viel. Ein Anstieg des Meeresspiegels um 1 m reicht aus, um Venedig zu ertränken, und um 6 m, um St. Petersburg zu ertränken. Wenn alle Gletscher schmelzen, wird sich das Schwarze Meer mit dem Kaspischen Meer verbinden, ein erheblicher Teil der Wolga-Region wird ertrinken und Westsibirien. Gebiete, in denen heute mehr als eine Milliarde Menschen leben, werden unter Wasser verschwinden, und die Vereinigten Staaten und China werden zwei Drittel ihres modernen Industriepotenzials verlieren.

Karte der Überschwemmungen Europas aufgrund schmelzender Gletscher

2) Das Wetter wird schlechter. Es gibt ein allgemeines Muster: Je höher die Temperatur, desto mehr Energie wird für die Bewegung aufgewendet Luftmassen, und desto unvorhersehbarer wird das Wetter. Die Winde werden zunehmen, die Zahl und das Ausmaß verschiedener Naturkatastrophen wie Gewitter, Tornados und Taifune werden deutlich zunehmen und es werden mehr starke Schwankungen Temperatur.

3) Schädigung der Biosphäre. Tiere und Pflanzen leiden bereits unter menschlichen Aktivitäten, allerdings drastisch Klimawandel kann der Biosphäre einen noch stärkeren Schlag versetzen. Der globale Klimawandel hat in der Vergangenheit zu Massensterben geführt, und durch den Treibhauseffekt verursachte Veränderungen dürften keine Ausnahme sein. Für lebende Organismen ist es schwierig, sich daran anzupassen plötzliche Veränderungen Damit sie sich unter neuen Bedingungen entwickeln und normal fühlen können, dauert es normalerweise Hunderttausende oder sogar Millionen von Jahren. Aber Veränderungen in der Biosphäre werden sicherlich auch Auswirkungen auf die Menschheit selbst haben. Beispielsweise haben Wissenschaftler in den letzten Jahren bereits Alarm geschlagen Massenaussterben Bienen, und der Hauptgrund für dieses Aussterben ist genau die globale Erwärmung. Es wurde festgestellt, dass die erhöhte Temperatur im Bienenstock im Winter es den Bienen nicht ermöglicht, in den vollständigen Winterschlaf zu gehen. Sie verbrennen schnell Fettreserven und werden im Frühjahr sehr geschwächt. Wenn die Erwärmung anhält, könnten die Bienen in vielen Regionen der Erde ganz verschwinden, was verheerendste Folgen für die Landwirtschaft haben wird.

Worst-Case-Szenario

Die oben beschriebenen Folgen reichen bereits aus, um sich Sorgen zu machen und Maßnahmen zu ergreifen, um die globale Erwärmung zu stoppen. Das unkontrollierte Wachstum des Treibhauseffekts kann jedoch ein wahrhaft mörderisches Szenario auslösen, das zur garantierten Zerstörung allen Lebens auf unserem Planeten führt. Wie kann das passieren?

In der Vergangenheit schwankten auf unserem Planeten der Gehalt an Treibhausgasen in der Atmosphäre und die globale Temperatur in relativ weiten Grenzen. Über längere Zeiträume hinweg kompensierten sich jedoch die Prozesse, die zu einer Verstärkung des Treibhauseffekts und seiner Abschwächung führten. Wenn beispielsweise der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre deutlich anstieg, begannen Pflanzen und andere Lebewesen, ihn aktiver aufzunehmen und zu verarbeiten. Vor langer Zeit verwandelten lebende Organismen riesige Mengen Kohlendioxid aus der Atmosphäre in Kohle, Öl und Kreide. Doch diese Prozesse dauerten Millionen von Jahren. Heute gibt ein Mensch Daten aus Natürliche Ressourcen, gibt Kohlendioxid viel schneller in die Atmosphäre zurück und die Biosphäre hat keine Zeit, es zu verarbeiten. Darüber hinaus zerstört der Mensch aufgrund seiner Dummheit und Gier durch die Verschmutzung der Weltmeere und die Abholzung von Wäldern Pflanzen, die Kohlendioxid absorbieren und Sauerstoff produzieren. Nach Ansicht einiger Wissenschaftler könnte dies zur Entstehung eines irreversiblen Treibhauseffekts führen.

Heutzutage wird die Verstärkung des Treibhauseffekts durch das Wachstum von Kohlendioxid beeinflusst, aber es gibt andere Gase, die diesen Treibhauseffekt noch stärker, viel stärker machen können. Zu diesen Gasen gehören Methan und Wasserdampf. Ein Teil von Methan gelangt bei der Gewinnung in die Atmosphäre. Erdgas Auch die Tierhaltung trägt dazu bei. Die Hauptgefahr sind jedoch die riesigen Methanreserven, die heute in Form von Hydraten auf dem Grund der Ozeane liegen. Wenn die Temperaturen steigen, können Hydrate beginnen, sich zu zersetzen, große Mengen Methan gelangen in die Atmosphäre und der Treibhauseffekt wird stark zunehmen. Das Anwachsen des Treibhauseffekts wird irreversibel. Je stärker der Treibhauseffekt, desto mehr Methan und Wasserdampf gelangen in die Atmosphäre, und je mehr davon in die Atmosphäre gelangen, desto stärker wird der Treibhauseffekt.

Wozu das alles letztlich führen kann, zeigt das Beispiel der Venus. Dieser Planet kommt der Erde in Größe und Masse sehr nahe, und bevor Raumschiffe zu diesem Planeten flogen, hofften viele, dass die Bedingungen auf ihm denen auf der Erde ähneln würden. Es kam jedoch alles ganz anders. Auf der Oberfläche der Venus herrscht schreckliche Hitze – 460 °C. Bei dieser Temperatur schmelzen Zink, Zinn und Blei. Und der Hauptgrund dafür extreme Bedingungen auf der Venus liegt nicht daran, dass sie näher an der Sonne ist, sondern am Treibhauseffekt. Es ist der Treibhauseffekt, der die Temperatur auf der Oberfläche dieses Planeten um fast 500 Grad erhöht!

Venus und Erde

Nach modernen Vorstellungen ereignete sich vor mehreren hundert Millionen Jahren eine „Treibhausexplosion“ auf der Venus. Irgendwann wurde der Treibhauseffekt irreversibel, das gesamte Wasser kochte und verdampfte und die Oberflächentemperatur erreichte diesen Wert hohe Werte(1200-1500 °C), dass die Steine schmolzen! Allmählich zerfiel das verdunstete Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff und verdampfte in den Weltraum, und die Venus kühlte ab, doch auch heute noch ist dieser Planet einer der ungünstigsten Orte für Leben auf der Welt. Sonnensystem. Die Katastrophe, die der Venus widerfuhr, ist nicht nur eine Hypothese von Wissenschaftlern; die Tatsache, dass sie tatsächlich passiert ist, wird durch das junge Alter der Venusoberfläche sowie durch die Anomalie bestätigt hohe Einstellung Deuterium zu Wasserstoff in der Venusatmosphäre, der hunderte Male höher ist als auf der Erde.

Was ist das Endergebnis? Es scheint, dass die Menschheit keine andere Wahl hat, als den Treibhauseffekt zu bekämpfen. Und dafür müssen wir unsere räuberische Haltung gegenüber der Natur ändern, aufhören, fossile Brennstoffe unkontrolliert zu verbrennen und Wälder abzuholzen.

Im letzten Jahrzehnt hat der Begriff „Treibhauseffekt“ praktisch nie die Fernsehbildschirme oder Zeitungsseiten verlassen. Lehrpläne in mehreren Disziplinen sorgen gleichzeitig für ein gründliches Studium, und fast immer wird auf seine negative Bedeutung für das Klima unseres Planeten hingewiesen. Tatsächlich ist dieses Phänomen jedoch viel vielfältiger, als es dem Durchschnittsmenschen präsentiert wird.

Ohne den Treibhauseffekt wäre das Leben auf unserem Planeten gefährdet

Wir können mit der Tatsache beginnen, dass der Treibhauseffekt im Laufe seiner Geschichte auf unserem Planeten existiert hat. Dieses Phänomen ist für jene Himmelskörper, die wie die Erde eine stabile Atmosphäre haben, einfach unvermeidlich. Ohne sie wäre beispielsweise der Weltozean längst zugefroren und höhere Lebensformen wären überhaupt nicht entstanden. Wissenschaftler haben seit langem wissenschaftlich bewiesen, dass die Temperatur auf dem Planeten innerhalb von -20 0 C schwanken würde, wenn es in unserer Atmosphäre kein Kohlendioxid gäbe, dessen Anwesenheit ein notwendiger Bestandteil des Prozesses des Treibhauseffekts ist Von der Entstehung des Lebens ist überhaupt keine Rede.

Ursachen und Wesen des Treibhauseffekts

Bei der Beantwortung der Frage „Was ist der Treibhauseffekt?“ ist zunächst zu beachten, dass sein Name angegeben ist physikalisches Phänomen erhalten in Analogie zu den Prozessen, die in einem Gewächshaus bei Gärtnern ablaufen. Im Inneren ist es unabhängig von der Jahreszeit immer mehrere Grad wärmer als im umgebenden Raum. Die Sache ist, dass Pflanzen sichtbares Sonnenlicht absorbieren, das absolut ungehindert durch Glas, Polyethylen und im Allgemeinen durch fast jedes Hindernis dringt. Danach beginnen auch die Pflanzen selbst Energie zu emittieren, allerdings im Infrarotbereich, deren Strahlen das gleiche Glas nicht mehr ungehindert durchdringen können, so dass ein Treibhauseffekt auftritt. Die Gründe für dieses Phänomen liegen also gerade im Ungleichgewicht zwischen dem Spektrum des Sichtbaren Sonnenstrahlen und jene Strahlungen, die hinein emittieren Außenumgebung Pflanzen und andere Gegenstände.

Physikalische Grundlagen des Treibhauseffekts

Was unseren Planeten als Ganzes betrifft, so entsteht der Treibhauseffekt hier durch das Vorhandensein einer stabilen Atmosphäre. Um ihr Temperaturgleichgewicht aufrechtzuerhalten, muss die Erde genauso viel Energie abgeben, wie sie von der Sonne erhält. Das Vorhandensein von Kohlendioxid und Wasser in der Atmosphäre, die Infrarotstrahlen absorbieren und somit die Rolle von Glas in einem Gewächshaus übernehmen, führt jedoch zur Bildung sogenannter Treibhausgase, von denen einige zur Erde zurückkehren. Diese Gase erzeugen einen „Glanzeffekt“ und erhöhen die Temperatur an der Planetenoberfläche.

Treibhauseffekt auf der Venus

Daraus können wir schließen, dass der Treibhauseffekt nicht nur für die Erde, sondern auch für alle Planeten und andere Himmelskörper mit stabiler Atmosphäre charakteristisch ist. Tatsächlich haben Untersuchungen von Wissenschaftlern gezeigt, dass dieses Phänomen beispielsweise in der Nähe der Oberfläche der Venus viel ausgeprägter ist, was vor allem darauf zurückzuführen ist, dass ihre Lufthülle zu fast hundert Prozent aus Kohlendioxid besteht.

Treibhausgase

Treibhausgase sind Gase, von denen angenommen wird, dass sie den globalen Treibhauseffekt verursachen.

Die wichtigsten Treibhausgase sind in der Reihenfolge ihrer geschätzten Auswirkungen auf den Wärmehaushalt der Erde Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan, Ozon, Halogenkohlenwasserstoffe und Lachgas.

Wasserdampf

Wasserdampf ist das wichtigste natürliche Treibhausgas und für mehr als 60 % der Wirkung verantwortlich. Der direkte anthropogene Einfluss auf diese Quelle ist unbedeutend. Gleichzeitig erhöht ein durch andere Faktoren verursachter Anstieg der Erdtemperatur die Verdunstung und die Gesamtkonzentration an Wasserdampf in der Atmosphäre nahezu konstant relative Luftfeuchtigkeit, was wiederum den Treibhauseffekt verstärkt. Daher kommt es zu einigen positiven Rückmeldungen.

Methan

Ein gigantischer Ausbruch von Methan, das sich vor 55 Millionen Jahren unter dem Meeresboden ansammelte, erwärmte die Erde um 7 Grad Celsius.

Das Gleiche kann jetzt passieren – diese Annahme wurde von Forschern der NASA bestätigt. Mithilfe von Computersimulationen antiker Klimazonen versuchten sie, die Rolle von Methan beim Klimawandel besser zu verstehen. Derzeit konzentrieren sich die meisten Forschungen zum Treibhauseffekt auf die Rolle von Kohlendioxid bei diesem Effekt, obwohl das Potenzial von Methan, Wärme in der Atmosphäre zu speichern, 20-mal größer ist als das von Kohlendioxid.

Abwechslungsreich Haushaltsgeräte, die mit Gas betrieben werden, tragen zur Erhöhung des Methangehalts in der Atmosphäre bei

In den letzten 200 Jahren hat sich der Methangehalt in der Atmosphäre durch die Zersetzung organischer Stoffe in Sümpfen und feuchten Tieflandgebieten sowie durch Lecks aus von Menschenhand geschaffenen Objekten wie Gaspipelines und Kohlebergwerken sowie durch verstärkte Bewässerung und Abgase mehr als verdoppelt Vieh. Aber es gibt noch eine andere Methanquelle – zerfallende organische Stoffe in Meeressedimenten, die gefroren unter dem Meeresboden konserviert sind.

Gewöhnlich niedrige Temperaturen Und Hoher Drück Methan unter dem Ozean in einem stabilen Zustand zu halten, aber das war nicht immer der Fall. In Zeiten der globalen Erwärmung, wie dem thermischen Maximum im späten Paläozän, das vor 55 Millionen Jahren auftrat und 100.000 Jahre dauerte, führte die Bewegung der Lithosphärenplatten, insbesondere des indischen Subkontinents, zu einem Druckabfall Meeresboden und könnte zu einer großen Freisetzung von Methan führen. Mit der Erwärmung der Atmosphäre und des Ozeans könnten die Methanemissionen zunehmen. Einige Wissenschaftler glauben, dass die aktuelle globale Erwärmung zu demselben Szenario führen könnte – wenn sich der Ozean deutlich erwärmt.

Wenn Methan in die Atmosphäre gelangt, reagiert es mit Sauerstoff- und Wasserstoffmolekülen unter Bildung von Kohlendioxid und Wasserdampf, die jeweils den Treibhauseffekt verursachen können. Bisherigen Prognosen zufolge wird sich das gesamte emittierte Methan in etwa 10 Jahren in Kohlendioxid und Wasser verwandeln. Wenn dies zutrifft, werden steigende Kohlendioxidkonzentrationen die Hauptursache für die Erwärmung des Planeten sein. Versuche, die Argumentation mit Verweisen auf die Vergangenheit zu bestätigen, blieben jedoch erfolglos – es wurden keine Spuren eines Anstiegs der Kohlendioxidkonzentration vor 55 Millionen Jahren gefunden.

Die in der neuen Studie verwendeten Modelle zeigten, dass bei einem starken Anstieg des Methangehalts in der Atmosphäre der Gehalt an Sauerstoff und Wasserstoff, die mit dem darin enthaltenen Methan reagieren, abnimmt (bis die Reaktion stoppt) und das verbleibende Methan Hunderte von Sekunden in der Luft verbleibt Jahren und wird selbst zu einer Ursache der globalen Erwärmung. Und diese Hunderte von Jahren reichen aus, um die Atmosphäre zu erwärmen, das Eis in den Ozeanen zu schmelzen und das gesamte Klimasystem zu verändern.

Die wichtigsten anthropogenen Methanquellen sind die Verdauungsfermentation bei Nutztieren, der Reisanbau und die Verbrennung von Biomasse (einschließlich Abholzung). Jüngste Studien haben gezeigt, dass es im ersten Jahrtausend n. Chr. zu einem raschen Anstieg der atmosphärischen Methankonzentrationen kam (vermutlich als Folge der Ausweitung der Land- und Viehwirtschaft sowie der Waldbrände). Zwischen 1000 und 1700 gingen die Methankonzentrationen um 40 % zurück, begannen jedoch in den letzten Jahrhunderten wieder anzusteigen (vermutlich infolge der Ausweitung von Acker- und Weideflächen sowie Waldbränden, der Nutzung von Holz zum Heizen, der zunehmenden Viehbestände und der Abwasserentsorgung). und Reisanbau). Einen Beitrag zur Methanversorgung leisten Leckagen bei der Erschließung von Kohle- und Erdgasvorkommen sowie die Emission von Methan als Teil des an Mülldeponien erzeugten Biogases

Kohlendioxid

Kohlendioxidquellen in der Erdatmosphäre sind vulkanische Emissionen, lebenswichtige Aktivitäten von Organismen und menschliche Aktivitäten. Zu den anthropogenen Quellen zählen die Verbrennung fossiler Brennstoffe, die Verbrennung von Biomasse (einschließlich Abholzung) und einige industrielle Prozesse (z. B. die Zementherstellung). Die Hauptverbraucher von Kohlendioxid sind Pflanzen. Normalerweise nimmt die Biozönose ungefähr die gleiche Menge Kohlendioxid auf, wie sie produziert (auch durch Biomassezerfall).

Der Einfluss von Kohlendioxid auf die Intensität des Treibhauseffekts.

Über den Kohlenstoffkreislauf und die Rolle der Weltmeere als riesiges Kohlendioxidreservoir muss noch viel gelernt werden. Wie oben erwähnt, fügt die Menschheit jedes Jahr 7 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in Form von CO 2 zu den bestehenden 750 Milliarden Tonnen hinzu. Aber nur etwa die Hälfte unserer Emissionen – 3 Milliarden Tonnen – verbleibt in der Luft. Dies lässt sich dadurch erklären, dass der Großteil des CO 2 durch terrestrische und terrestrische Nutzung verbraucht wird Meerespflanzen, in marinen Sedimentgesteinen vergraben, absorbiert Meerwasser oder auf andere Weise absorbiert werden. Von diesem großen Teil des CO 2 (ca. 4 Milliarden Tonnen) nimmt der Ozean jedes Jahr etwa zwei Milliarden Tonnen atmosphärisches Kohlendioxid auf.

All dies erhöht die Zahl der unbeantworteten Fragen: Wie genau? Meerwasser interagiert mit atmosphärischer Luft und absorbiert CO 2? Wie viel mehr Kohlenstoff können die Meere aufnehmen und wie stark könnte die globale Erwärmung ihre Kapazität beeinträchtigen? Wie groß ist die Kapazität der Ozeane, die durch den Klimawandel eingefangene Wärme aufzunehmen und zu speichern?

Die Rolle von Wolken und Schwebeteilchen in Luftströmungen, sogenannten Aerosolen, lässt sich bei der Erstellung eines Klimamodells nicht einfach berücksichtigen. Wolken beschatten die Erdoberfläche, was zu einer Abkühlung führt. Abhängig von ihrer Höhe, Dichte und anderen Bedingungen können sie aber auch die von der Erdoberfläche reflektierte Wärme einfangen und so die Intensität des Treibhauseffekts verstärken. Interessant ist auch die Wirkung von Aerosolen. Einige von ihnen modifizieren Wasserdampf und kondensieren ihn zu kleinen Tröpfchen, die Wolken bilden. Diese Wolken sind sehr dicht und verdecken wochenlang die Erdoberfläche. Das heißt, sie blockieren das Sonnenlicht, bis es mit dem Niederschlag fällt.

Die kombinierte Wirkung kann enorm sein: Der Ausbruch des Mount Pinatuba auf den Philippinen im Jahr 1991 setzte eine kolossale Menge Sulfate in die Stratosphäre frei und verursachte einen weltweiten Temperaturabfall, der zwei Jahre anhielt.

Somit kann unsere eigene Umweltverschmutzung, die hauptsächlich durch die Verbrennung schwefelhaltiger Kohle und Öle verursacht wird, die Auswirkungen der globalen Erwärmung vorübergehend ausgleichen. Experten schätzen, dass Aerosole die Erwärmung im 20. Jahrhundert um 20 % reduziert haben. Im Allgemeinen steigen die Temperaturen seit den 1940er Jahren, sind aber seit 1970 gesunken. Der Aerosoleffekt könnte helfen, die anomale Abkühlung in der Mitte des letzten Jahrhunderts zu erklären.

Im Jahr 2006 beliefen sich die Kohlendioxidemissionen in die Atmosphäre auf 24 Milliarden Tonnen. Eine sehr aktive Gruppe von Forschern argumentiert gegen die Vorstellung, dass menschliche Aktivitäten eine der Ursachen der globalen Erwärmung sind. Die Hauptsache liegt ihrer Meinung nach in den natürlichen Prozessen des Klimawandels und der Zunahme Sonnenaktivität. Doch laut Klaus Hasselmann, Leiter des Deutschen Klimatologischen Zentrums in Hamburg, sind nur 5 % erklärbar natürliche Gründe, und die restlichen 95 % sind ein vom Menschen verursachter Faktor, der durch menschliche Aktivitäten verursacht wird.

Einige Wissenschaftler verbinden den CO 2 -Anstieg auch nicht mit einem Temperaturanstieg. Skeptiker sagen, wenn die steigenden Temperaturen auf steigende CO2-Emissionen zurückzuführen seien, dann müssten die Temperaturen während des Wirtschaftsbooms der Nachkriegszeit gestiegen sein, als fossile Brennstoffe in großen Mengen verbrannt wurden. Jerry Mallman, Direktor des Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, berechnete jedoch, dass der zunehmende Einsatz von Kohle und Ölen den Schwefelgehalt in der Atmosphäre rasch erhöhte, was zu einer Abkühlung führte. Nach 1970 dauerte die thermische Wirkung lange an Lebenszyklus CO 2 und Methan unterdrückten schnell zerfallende Aerosole und führten zu einem Temperaturanstieg. Daraus können wir schließen, dass der Einfluss von Kohlendioxid auf die Intensität des Treibhauseffekts enorm und unbestreitbar ist.

Allerdings ist der zunehmende Treibhauseffekt möglicherweise nicht katastrophal. Tatsächlich, hohe Temperaturen können dort willkommen sein, wo sie recht selten sind. Seit 1900 wurde die stärkste Erwärmung zwischen dem 40. und 70. nördlichen Breitengrad beobachtet, einschließlich Russland, Europa und dem nördlichen Teil der Vereinigten Staaten, wo der industrielle Ausstoß von Treibhausgasen am frühesten begann. Der größte Teil der Erwärmung findet nachts statt, hauptsächlich aufgrund der zunehmenden Wolkendecke, die die austretende Wärme einfängt. Dadurch wurde die Aussaatsaison um eine Woche verlängert.

Darüber hinaus könnte der Treibhauseffekt für einige Landwirte eine gute Nachricht sein. Es kann zu hohen CO 2 -Konzentrationen kommen positiver Effekt auf Pflanzen, da Pflanzen bei der Photosynthese Kohlendioxid nutzen und es in Kohlendioxid umwandeln lebendes Gewebe. Daher bedeuten mehr Pflanzen eine stärkere Aufnahme von CO 2 aus der Atmosphäre und verlangsamen so die globale Erwärmung.

Dieses Phänomen wurde von amerikanischen Spezialisten untersucht. Sie beschlossen, ein Modell der Welt mit der doppelten Menge CO 2 in der Luft zu erstellen. Dafür benutzten sie einen Vierzehnjährigen Kiefernwald in Nordkalifornien. Gas wurde durch zwischen den Bäumen verlegte Rohre gepumpt. Die Photosynthese stieg um 50–60 %. Doch der Effekt verkehrte sich bald ins Gegenteil. Die erstickenden Bäume konnten solche Kohlendioxidmengen nicht verkraften. Der Vorteil im Prozess der Photosynthese ging verloren. Dies ist ein weiteres Beispiel dafür, wie menschliche Manipulation zu unerwarteten Ergebnissen führt.

Doch diese kleinen positiven Aspekte des Treibhauseffekts sind nicht mit den negativen zu vergleichen. Nehmen Sie zumindest die Erfahrung mit Kiefernwald, wo sich das CO 2 -Volumen verdoppelt hat und sich die CO 2 -Konzentration bis zum Ende dieses Jahrhunderts voraussichtlich vervierfachen wird. Man kann sich vorstellen, wie katastrophal die Folgen für Pflanzen sein könnten. Und dies wiederum erhöht die CO2-Menge, denn je weniger Pflanzen, desto höher die CO2-Konzentration.

Folgen des Treibhauseffekts

Treibhausgase Klima

Mit steigenden Temperaturen wird die Verdunstung von Wasser aus Ozeanen, Seen, Flüssen usw. zunehmen. Da wärmere Luft mehr Wasserdampf aufnehmen kann, entsteht ein starker Rückkopplungseffekt: Je wärmer es wird, desto höher ist der Wasserdampfgehalt in der Luft, was wiederum den Treibhauseffekt verstärkt.

Menschliche Aktivitäten haben kaum Einfluss auf die Menge an Wasserdampf in der Atmosphäre. Wir stoßen aber noch andere Treibhausgase aus, was den Treibhauseffekt immer intensiver macht. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die zunehmenden CO2-Emissionen, hauptsächlich aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe, mindestens etwa 60 % der Erwärmung der Erde seit 1850 erklären. Die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre steigt um etwa 0,3 % pro Jahr und ist heute etwa 30 % höher als vor der industriellen Revolution. Wenn wir dies in absoluten Zahlen ausdrücken, dann fügt die Menschheit jedes Jahr etwa 7 Milliarden Tonnen hinzu. Obwohl dies im Verhältnis zur Gesamtmenge an Kohlendioxid in der Atmosphäre nur ein kleiner Teil ist – 750 Milliarden Tonnen, und im Vergleich zur Menge an CO 2 im Weltmeer sogar noch kleiner – etwa 35 Billionen Tonnen, bleibt es sehr bedeutsam. Grund: Natürliche Prozesse sind im Gleichgewicht, eine solche Menge CO 2 gelangt in die Atmosphäre, die von dort entfernt wird. A Menschliche Aktivität fügt nur CO 2 hinzu.