ظهور اثر گلخانه ای. اثر گلخانه ای، مشارکت آن در آینده زمین. اثر گلخانه ای چیست؟

اثر گلخانه ای پدیده ای است که در آن گرمای خورشیدی وارد شده به زمین توسط به اصطلاح گازهای گلخانه ای یا گلخانه ای در سطح زمین حفظ می شود. این گازها شامل دی اکسید کربن و متان آشنا هستند که محتوای آنها در جو به طور پیوسته در حال افزایش است. این امر در درجه اول نه تنها با سوزاندن حجم عظیم سوخت، بلکه توسط تعدادی از عوامل دیگر، از جمله جنگل زدایی، انتشار فریون ها در جو، شیوه های نامناسب کشاورزی و چرای بیش از حد تسهیل می شود. جنگل زدایی به ویژه خطرناک و نامطلوب است. این نه تنها منجر به فرسایش آبی و بادی می شود و در نتیجه پوشش خاک را مختل می کند، بلکه به هدررفت غیرقابل تجدید مواد آلی در بیوسفر ادامه می دهد، همان چیزی که دی اکسید کربن را از جو جذب می کند. همچنین لازم به ذکر است که حداقل 25 درصد از این گاز موجود در جو به دلیل جنگل زدایی غیرقابل توجیه در مناطق شمالی و جنوبی است. حتی نگران‌کننده‌تر شواهدی است که نشان می‌دهد جنگل‌زدایی و احتراق سوخت یکدیگر را از نظر انتشار دی اکسید کربن متعادل می‌کنند. جنگل ها نیز به دلیل استفاده بیش از حد از آنها برای تفریح ​​و تفریح ​​آسیب می بینند. اغلب اوقات حضور گردشگران در چنین مواردی منجر به آسیب مکانیکی درختان و متعاقب آن بیماری و مرگ می شود. بازدیدهای دسته جمعی نیز به پایمال شدن خاک و لایه های زیرین پوشش گیاهی کمک می کند.

انحطاط جنگل ها با آلودگی هوا بسیار محسوس است. خاکستر بادی، ذغال سنگ و گرد و غبار کک منافذ برگ را مسدود می کند، دسترسی نور به گیاهان را کاهش می دهد و فرآیند جذب را ضعیف می کند. آلودگی خاک با انتشار گرد و غبار فلزی، گرد و غبار آرسنیک در ترکیب با سموم سوپر فسفات یا اسید سولفوریک ریشه سیستمگیاهان، رشد آن را به تاخیر می اندازد. دی اکسید گوگرد برای گیاهان نیز سمی است. پوشش گیاهی تحت تأثیر دود و گازهای حاصل از ذوب مس در مجاورت کاملاً از بین می رود. آسیب به پوشش گیاهی و در درجه اول به جنگل ها، ناشی از بارش های اسیدی در نتیجه انتشار ترکیبات گوگردی در صدها و هزاران کیلومتر است. تاثیر مخرب منطقه ای بر خاک های جنگلیباعث بارش اسیدی می شود. کاهش قابل توجه زیست توده جنگل ظاهراً به دلیل آتش سوزی نیز است. البته گیاهان با فرآیند فتوسنتز مشخص می شوند که طی آن گیاهان دی اکسید کربن را جذب می کنند که به عنوان زیست توده عمل می کند، اما در اخیراسطح آلودگی آنقدر افزایش یافته است که گیاهان دیگر نمی توانند با آن کنار بیایند. به گفته دانشمندان، تمام پوشش گیاهی زمین در یک سال 20 تا 30 میلیارد تن دی اکسید کربن را به شکل دی اکسید خود از جو جذب می کند و آمازون به تنهایی تا 6 میلیارد تن ناخالصی های مضر جو را جذب می کند. نقش مهمدر جذب دی اکسید کربن متعلق به جلبک است.

یکی دیگر از مشکلات دنیای مدرن در حال توسعه پویا، عمل نادرست کشاورزی است که در برخی موارد از سیستم بریده بریده و سوختن استفاده می کند که هنوز در مناطق استوایی حذف نشده است و چرای بی رویه دام ها که منجر به همان خاک می شود. فشرده سازی مشکل احتراق سوخت و انتشار گازهای خطرناک صنعتی مانند فریون نیز سنتی است.

تاریخچه تحقیقات اثر گلخانه ای

دیدگاه جالبی توسط اقلیم شناس شوروی N. I. Budyko در سال 1962 ارائه شد. بر اساس محاسبات وی، پیش‌بینی می‌شود که غلظت CO 2 اتمسفر در سال 2000 به 380 قسمت در میلیون، در سال 2025 به 520 و در سال 2050 افزایش یابد. - تا 750. میانگین سالانه دمای هوای سطحی جهانی به نظر او در مقایسه با مقدار آن در آغاز قرن بیستم افزایش خواهد یافت. 0.9 درجه سانتیگراد در سال 2000، 1.8 درجه در سال 2025 و 2.8 درجه در سال 2050. یعنی ما نباید انتظار یخبندان را داشته باشیم.

با این حال، مطالعه اثر گلخانه ای خیلی زودتر آغاز شد. ایده مکانیسم اثر گلخانه ای برای اولین بار در سال 1827 توسط جوزف فوریه در مقاله "یادداشتی در مورد دمای کره زمین و سایر سیارات" مطرح شد، که در آن مکانیسم های مختلفی برای شکل گیری آب و هوای زمین در نظر گرفته شد. در حالی که او هر دو عامل موثر بر تعادل حرارتی کلی زمین (گرمایش توسط تابش خورشیدی، سرمایش ناشی از تابش، گرمای داخلی زمین) و همچنین عوامل موثر بر انتقال حرارت و دما را در نظر گرفت. مناطق آب و هوایی(رسانایی گرمایی، گردش جوی و اقیانوسی).

هنگامی که تأثیر جو بر تعادل تشعشعات را در نظر گرفت، فوریه آزمایش M. de Saussure را با یک ظرف پوشیده از شیشه، که از داخل سیاه شده بود، تجزیه و تحلیل کرد. دو سوسور اختلاف دمای داخل و خارج چنین ظرفی را که در معرض نور مستقیم خورشید قرار داشت اندازه گیری کرد. فوریه افزایش دما در داخل چنین "مینی گلخانه" را در مقایسه با دمای خارجی توسط دو عامل توضیح داد: مسدود کردن انتقال حرارت همرفتی (شیشه از خروج هوای گرم شده از داخل و هجوم هوای خنک از بیرون جلوگیری می کند). و شفافیت متفاوت شیشه در محدوده مرئی و مادون قرمز.

این آخرین عاملی بود که دریافت کرد ادبیات بعدینام اثر گلخانه ای - جذب نور مرئی، سطح گرم می شود و پرتوهای حرارتی (مادون قرمز) ساطع می کند. از آنجایی که شیشه نسبت به نور مرئی شفاف و نسبت به تابش حرارتی تقریباً مات است، تجمع گرما منجر به افزایش دما می شود که در آن تعداد پرتوهای حرارتی عبوری از شیشه برای ایجاد تعادل حرارتی کافی است.

فوریه فرض کرد که خواص نوری جو زمین مشابه خواص نوری شیشه است، یعنی شفافیت آن در محدوده مادون قرمز کمتر از شفافیت در محدوده نوری است.

نتایج سایر ژئوفیزیکدانان مانند وی.آی لبدف نیز شناخته شده است. وی معتقد است که افزایش غلظت CO 2 در هوا به هیچ وجه نباید بر آب و هوای زمین تأثیر بگذارد، در حالی که بهره وری پوشش گیاهی خشکی و به ویژه محصولات غلات افزایش می یابد.

فیزیکدان B. M. Smirnov نیز به احتمال افزایش بازده اشاره می کند. وی در این راستا تجمع دی اکسید کربن در جو را عاملی مفید برای بشریت می داند.

دیدگاه متفاوتی از سوی باشگاه موسوم به رم وجود دارد که در سال 1968 تأسیس شد و آمریکایی ها به این نتیجه رسیدند که مقدار گازهای گلخانه ای در جو به تدریج افزایش می یابد. نظرات تعدادی از دانشمندان در مورد ماهیت چرخه ای آب و هوا جالب است و می گویند قرن های "گرم" و "سرد" وجود دارد. این بدان معنا نیست که آنها اشتباه می کنند، زیرا هرکسی به شیوه خود حق دارد. یعنی در اقلیم شناسی مدرن ما به وضوح 3 جهت را دنبال می کنیم:

خوشبین

بدبین

خنثی

علل اثر گلخانه ای

در تراز مدرن مصرف مواد آلی، 45 درصد در کشور ما متعلق به گاز طبیعی از نظر ذخایر است که رتبه اول را در جهان داریم. مزیت آن در مقایسه با سایر سوخت های آلی (نفت کوره، زغال سنگ، نفت و غیره) آشکار است: دارای مقدار بیشتری است. ضریب پایینانتشار دی اکسید کربن. در تعادل جهانی سوخت، گاز طبیعی نقش بسیار کم‌تری را ایفا می‌کند - تنها 25٪. در حال حاضر، غلظت دی اکسید کربن در جو 0.032٪ (در شهرها - 0.034٪) است. پزشکان می گویند که غلظت CO 2 در هوا تا سطح 1٪ برای سلامتی انسان بی ضرر است. بشریت هنوز زمان کافی برای حل این مشکل دارد. داده های موسسه RAS جالب است. بنابراین گزارش‌های سالانه در مورد مشکلات آلودگی هوا داده‌هایی را ارائه می‌دهد که روسیه 3.12 میلیارد تن دی اکسید کربن را با 1.84 کیلوگرم به ازای هر نفر در روز بازدم می‌کند. سهم شیردی اکسید کربن از خودرو ساطع می شود. به این مقدار 500 میلیون تن آتش سوزی جنگل ها اضافه شده است، اما به طور کلی در روسیه میزان آلودگی نسبت به کشورهای خارجی مانند ایالات متحده آمریکا مرتبه بزرگی کمتر است. اما مشکل تنها به دی اکسید کربن محدود نمی شود. گازهایی که اثر گلخانه ای ایجاد می کنند شامل تعدادی گازهای دیگر مانند متان نیز می شود، بنابراین بسیار مهم است که بتوانیم تلفات واقعی آن را در حین تولید، حمل و نقل از طریق خطوط لوله، توزیع در کلان شهرهاو مناطق پرجمعیت، استفاده در نیروگاه های حرارتی و نیروگاهی. لازم به ذکر است که غلظت آن برای مدت طولانی بدون تغییر باقی ماند و از قرن 19 تا 20 به سرعت شروع به رشد کرد.

به گفته دانشمندان، میزان اکسیژن جو سالانه بیش از 10 میلیون تن کاهش می یابد. اگر مصرف آن با این سرعت ادامه یابد، دو سوم از کل اکسیژن آزاد موجود در اتمسفر و هیدروسفر در مدت کمی بیش از 100 هزار سال تمام خواهد شد. بر این اساس، محتوای دی اکسید کربن در جو به غلظت بیش از حد خواهد رسید.

بر اساس تحقیقات دانشمندان روسی، فرانسوی و آمریکایی، سطح کل این گازها به حداکثر تاریخی خود در 420 هزار سال گذشته رسیده است و حتی از انتشارات منشأ طبیعی که شامل آتشفشان و انتشار هیدرات از کف اقیانوس می شود، پیشی گرفته است. گواه این موضوع داده های «قطب سرما» ایستگاه قطب جنوب روسیه وستوک است، جایی که کاوشگران قطبی یک هسته یخی با ضخامت 2547 متر به دست آوردند که به وضوح این یا داده های مشابه را از تبت یخی، یکی از مرتفع ترین مکان ها نشان می دهد. سیاره ما.

باید گفت که اثر طبیعی گلخانه ای همیشه از ویژگی های زمین بوده است. با این است که آب و هوای قدیمی و نه تنها چرخه ای به هم متصل می شود. تعدادی از دانشمندان نیز معتقدند که آنها به دلیل تغییر در مدار زمین نسبت به خورشید ایجاد می شوند، اما ناسازگاری این نظریه آشکار است. هر سال سیاره ما از 2 نقطه حضیض و آفلیون عبور می کند که منجر به تغییر در مدار سیاره می شود. با این وجود، هیچ تغییر قابل توجهی، به استثنای تغییر فصل، مشخصه سایر سیارات زمینی مانند مریخ، رخ نمی دهد. تغییرات در مقیاس بزرگ بسیار به ندرت اتفاق می افتد، بنابراین نیازی به صحبت در مورد نقش غالب این عامل نیست.

از اواخر قرن نوزدهم، بحث‌های مستمری بین اکومرکزیست‌ها وجود داشته است که معتقدند با شروع صنعتی‌شدن شکست در چرخه‌گرایی رخ داده است، و انسان‌مرکزی‌ها که معتقدند این فرآیند نه تنها تحت تأثیر فعالیت‌های اقتصادی انسان است. در اینجا، اول از همه، لازم است به تمایز انتشار توجه شود. از این گذشته ، حتی ایالات متحده فقط 20٪ از سطح جهانی را منتشر می کند و انتشار کشورهای "جهان سوم" که پس از سال 1991 روسیه را شامل می شود ، از 10٪ تجاوز نمی کند.

اما حتی با کنار گذاشتن این بحث، شواهد گرم شدن آب و هوا آشکار می شود. این را یک واقعیت ساده تأیید می کند. در سال 1973 در اتحاد جماهیر شوروی در 7 نوامبر - روز انقلاب بزرگ اکتبر انقلاب سوسیالیستیجلوی ستون تظاهرکنندگان تجهیزات برف روبی وجود داشت، اما اکنون حتی در اوایل آذر و حتی در دی ماه برف نیست! در ادامه این موضوع، جغرافی دانان پیش از این سال های 1990، 1995، 1997 و 2 سال گذشته را در «فهرست گرم ترین» در 600 سال گذشته قرار داده اند. و به طور کلی، قرن 20، با وجود تعدادی از هزینه ها، به عنوان "گرم ترین" در 1200 سال شناخته شد!

با این حال ، ظاهراً انسان اینگونه کار می کند - تنها موجود روی زمین به معنای واقعی کلمه "اره درختی که روی آن نشسته است". منظور من این است که اطلاعات فوق کشف شده در آمریکا حداقل شما را به فکر وا می دارد، اما همزمان در جنوب شرقی این کشور (فلوریدا) باتلاق هایی برای ساخت خانه های معتبر و مزارع نیشکر تخلیه می شود.

پیامدهای احتمالی اثر گلخانه ای

طبیعت هرگز اشتباهات را نمی بخشد. تغییرات اقلیمی ناشی از اثر گلخانه ای می تواند به وحشیانه ترین انتظارات ما برسد و در برخی موارد از آن فراتر رود. در این زمینه، خطرناک ترین و نگران کننده ترین، آب شدن یخ های قطبی است که در نتیجه افزایش عمومی دما به میزان 5 درجه است. در نتیجه، واکنش های زنجیره ای شبیه به "اثر دومینو" آغاز خواهد شد. ذوب شدن یخچال ها اول از همه منجر به افزایش سطح اقیانوس جهانی 5-7 متر در بهترین حالت و در آینده حتی تا 60 متر می شود. کل کشورها، به ویژه کشورهای کم ارتفاع مانند بنگلادش، دانمارک، هلند و بسیاری از شهرهای بندری در سراسر جهان مانند روتردام و نیویورک ناپدید خواهند شد. همه اینها منجر به دومین "کوچ بزرگ مردم" خواهد شد، این بار از مناطق کم ارتفاع، که بر اساس برآوردهای سازمان ملل، حدود یک میلیارد نفر در آن زندگی می کنند. علاوه بر این، اگر در طول 250-300 سال گذشته سطح اقیانوس جهانی به طور متوسط ​​1 میلی متر در سال افزایش یافته است، در دهه 20 قرن بیستم. افزایش آن به 1.4-1.5 میلی متر در سال رسید که معادل افزایش سالانه توده آب اقیانوسی به میزان 520-540 متر مکعب است. کیلومتر فرض بر این است که در دهه 20 قرن XXI. نرخ افزایش سطح اقیانوس ها از 0.5 سانتی متر در سال فراتر خواهد رفت. افزایش توده آب بر لرزه خیزی در مناطق مختلف سیاره تأثیر می گذارد. تا سال 2030، گلف استریم به عنوان یک جریان ناپدید می شود. نتیجه این امر کاهش تضاد بین شمال و جنوب خواهد بود.

سایر اکوسیستم های موجود نیز تغییر خواهند کرد. به ویژه، با توجه به تغییر در پهن‌شدگی سیاره در آفریقا و آسیا، بازده محصولات کاهش می‌یابد و خطر سیل‌های فاجعه‌بار در اروپا و در سواحل شرقی ایالات متحده افزایش می‌یابد، جایی که فرسایش سواحل نیز رخ خواهد داد. بنابراین، تعدادی از تغییرات اقلیمی فاجعه بار رادیکال در بریتانیا رخ خواهد داد، از جمله افزایش چند برابری در فراوانی تابستان های گرم و خشک مشابه تابستان 1995. دو تابستان متوالی از این قبیل منجر به خشکسالی، شکست محصول و قحطی خواهد شد. آکیتن، گاسکونی و نرماندی از نقشه فرانسه محو خواهند شد. به جای پاریس یک اقیانوس وجود خواهد داشت. شمشیر داموکلس بر فراز ونیز آویزان است. خشکسالی های شدید استرالیا، ایالت های تگزاس، کالیفرنیا و فلوریدا را فرا خواهد گرفت. در جاهایی که باران بسیار نادر بود، نادرتر می‌شود؛ در سایر مناطق مرطوب‌تر، میزان بارندگی بیشتر می‌شود. افزایش خواهد یافت میانگین دمای سالانهدر الجزایر، یخچال های طبیعی قفقاز و آلپ ناپدید می شوند، و در هیمالیا و آند 1/5 کاهش می یابد، منجمد دائمی در روسیه ناپدید می شود و وجود شهرهای شمالی را زیر سوال می برد. سیبری به شدت تغییر خواهد کرد. دره های بسیاری از رودخانه ها مانند ریو گرانده، ماگدالنا، آمازون و پارانا ناپدید خواهند شد. کانال پاناما اهمیت خود را از دست خواهد داد. بنابراین، اگر با محاسبات برخی از دانشمندان موافق باشیم، تا پایان ربع اول قرن بیست و یکم. در نتیجه گرمایش ناشی از افزایش غلظت CO 2 در جو، آب و هوای مسکو مشابه آب و هوای مدرن ماوراء قفقاز مرطوب خواهد بود.

کل سیستم گردش اتمسفر با تغییرات مربوطه در رژیم حرارتی و رطوبت بازسازی خواهد شد. روند اصلاحات آغاز خواهد شد مناطق جغرافیاییبا "تغییر" آنها به عرض های جغرافیایی بالاتر با فاصله تا 15 درجه. باید در نظر گرفت که جو یک سیستم بسیار پویا است و می تواند به سرعت تغییر کند. در مورد سایر اجزای ژئوسفر، آنها محافظه کارتر هستند. بنابراین صدها سال طول می کشد تا تغییرات اساسی در پوشش خاک صورت گیرد. شرایط زمانی ممکن است که حاصلخیزترین خاک ها، به عنوان مثال چرنوزم ها، خود را در شرایط آب و هوایی بیابانی بیابند و زمین های تایگا از قبل غرقابی و باتلاقی بارندگی بیشتری دریافت کنند. مناطق بیابانی ممکن است به طور چشمگیری افزایش یابد. در واقع، حتی در حال حاضر، فرآیندهای بیابان زایی در 50-70 هزار متر مربع در حال توسعه است. کیلومتر از سطح زیر کشت. گرم شدن هوا منجر به افزایش تعداد طوفان ها از جمله طوفان ها می شود. همچنین مهم است که برخی از جمعیت های حیوانات ممکن است به سادگی از روی زمین ناپدید شوند، در حالی که تعدادی دیگر ممکن است به طور فاجعه آمیزی کاهش یابد. شکی نیست که ترویج گرمسیری و مناطق نیمه گرمسیریمنجر به گسترش زیستگاه میکروب ها و باکتری های بیماری زا خواهد شد. انرژی نیز متحمل هزینه های قابل توجهی خواهد شد. همه چیز خیلی بد نبود اگر به خاطر سرعت همه چیز نبود. فرد زمان مناسبی برای انطباق با شرایط تغییر یافته ندارد، زیرا 50 قرن پیش، زمانی که پدیده مشابهی مشاهده شد، هیچ عاملی وجود نداشت که ده ها یا حتی صدها بار آن را تسریع کند. به ویژه در این زمینه، کشورهای در حال توسعه که به تازگی شروع به ایجاد اقتصاد خود کرده اند، آسیب می بینند.

از سوی دیگر، گرم شدن هوا فرصت های بزرگی را به ما نوید می دهد که شاید مردم هنوز از آن آگاه نباشند. نیازی به رد فوری این چند گفته نیست. از این گذشته ، انسان ، به گفته ورنادسکی ، "یک نیروی زمین شناسی بزرگ" می تواند اقتصاد خود را به روشی جدید سازماندهی کند که طبیعت به نوبه خود فرصت های بزرگی را برای آن فراهم می کند. بنابراین جنگل‌ها بیشتر به سمت شمال حرکت می‌کنند و به‌ویژه تمام آلاسکا را می‌پوشانند؛ افتتاح رودخانه‌ها در نیمکره شمالی 2 هفته زودتر در مقایسه با دوره مشابه در قرن 19 اتفاق می‌افتد. این "نفس جدیدی" به کشتیرانی رودخانه می دهد. کشاورزان بدون شک مخالف افزایش یک ماهه فصل رشد گیاهان در اروپا نخواهند بود، چوب بیشتر خواهد شد. محاسباتی توسط فیزیکدانان وجود دارد که بر اساس آن، هنگامی که غلظت CO 2 در جو دو برابر شود، دمای هوا بیش از 0.04 درجه سانتیگراد افزایش نمی یابد. بنابراین، افزایش غلظت CO 2 در چنین مقیاسی ممکن است برای تولید کشاورزی مفیدتر باشد، زیرا باید با افزایش شدت فتوسنتز (2-3٪) همراه باشد.

پرندگان مهاجر زودتر می آیند و بیشتر از الان با ما می مانند. زمستان ها به طور قابل توجهی گرم تر می شود و تابستان ها طولانی تر و گرم تر می شود؛ فصل گرما در شهرهایی که میانگین گرمایش حدود 3 درجه است به طور عینی کوتاه می شود. در روسیه کشاورزیدر آینده ممکن است همانطور که N.S خروشچف می خواست به سمت شمال حرکت کند، اما مهمتر از همه این است که روسیه بتواند این مناطق را که در اثر اصلاحات لیبرال دهه 90 ویران شده اند، با اتصال آنها به یک شبکه جاده ای بالا ببرد. ما در مورددر مورد ساخت یک اساسا جدید راه آهناز یاکوتسک بیشتر به آنادیر و آلاسکا از طریق تنگه برینگ و ادامه احتمالی مسیرهای موجود مانند بزرگراه ترانس قطبی.

اثر گلخانه ای تأخیر تابش حرارتی سیاره توسط جو زمین است. هر یک از ما اثر گلخانه ای را مشاهده کرده ایم: در گلخانه ها یا گلخانه ها دما همیشه بالاتر از بیرون است. همین موضوع در مقیاس جهانی مشاهده می‌شود: انرژی خورشیدی که از جو عبور می‌کند، سطح زمین را گرم می‌کند، اما انرژی گرمایی ساطع شده از زمین نمی‌تواند به فضا بازگردد، زیرا جو زمین آن را حفظ می‌کند و مانند پلی اتیلن در آن عمل می‌کند. گلخانه: امواج نوری کوتاهی را از خورشید به زمین منتقل می کند و امواج حرارتی طولانی (یا مادون قرمز) منتشر شده از سطح زمین را به تاخیر می اندازد. یک اثر گلخانه ای رخ می دهد.اثر گلخانه ای به دلیل وجود گازهایی در جو زمین رخ می دهد که توانایی به دام انداختن امواج بلند را دارند.آنها را گازهای گلخانه ای یا گلخانه ای می نامند.

گازهای گلخانه ای در اتمسفر به مقدار کم (حدود 0,1%) از زمان شکل گیری آن این مقدار برای حفظ تعادل حرارتی زمین در سطحی مناسب برای حیات به دلیل اثر گلخانه ای کافی بود. این به اصطلاح اثر گلخانه ای طبیعی است، بدون آن دمای میانگینسطح زمین 30 درجه سانتی گراد کمتر خواهد بود، یعنی. نه +14 درجه سانتیگراد، همانطور که اکنون است، بلکه -17 درجه سانتیگراد.

اثر طبیعی گلخانه ای نه زمین و نه بشریت را تهدید نمی کند، زیرا میزان کل گازهای گلخانه ای به دلیل چرخه طبیعت در همان سطح باقی مانده است، علاوه بر این، ما زندگی خود را مدیون آن هستیم، به شرطی که تعادل به هم نخورد.

اما افزایش غلظت گازهای گلخانه ای در جو منجر به افزایش اثر گلخانه ای و اختلال می شود. تعادل حرارتیزمین. این دقیقاً همان چیزی است که در دو قرن اخیر تمدن رخ داده است. نیروگاه های زغال سنگاگزوزهای خودروها، دودکش‌های کارخانه‌ها و دیگر منابع آلودگی ایجاد شده توسط انسان، سالانه حدود 22 میلیارد تن گازهای گلخانه‌ای وارد جو می‌کنند.

نقش اثر گلخانه ای

آب و هوای زمین به شدت تحت تأثیر وضعیت جو، به ویژه میزان بخار آب و دی اکسید کربن موجود در آن است. افزایش غلظت بخار آب باعث افزایش ابر و در نتیجه کاهش میزان گرمای خورشیدی رسیده به سطح می شود. و تغییر در غلظت دی اکسید کربن CO 2 در اتمسفر عامل تضعیف یا تقویت است. اثر گلخانه ای، که در آن دی اکسید کربن تا حدی گرمای ساطع شده از زمین را در محدوده مادون قرمز طیف جذب می کند و به دنبال آن انتشار مجدد آن به سمت سطح زمین انجام می شود. در نتیجه دمای سطح و لایه های زیرین جو افزایش می یابد. بنابراین، پدیده اثر گلخانه ای به طور قابل توجهی بر تعدیل آب و هوای زمین تأثیر می گذارد. در غیاب آن، میانگین دمای سیاره 30 تا 40 درجه سانتیگراد کمتر از آنچه هست، خواهد بود و نه +15 درجه سانتیگراد، بلکه -15 درجه سانتیگراد یا حتی -25 درجه سانتیگراد خواهد بود. در چنین دمای متوسطی، اقیانوس‌ها خیلی سریع پوشیده از یخ می‌شوند و به فریزرهای بزرگ تبدیل می‌شوند و زندگی در این سیاره غیرممکن می‌شود. مقدار دی اکسید کربن تحت تأثیر عوامل زیادی است که عمده ترین آنها فعالیت آتشفشانی و فعالیت حیات موجودات زمینی است.

اما بیشترین تأثیر را بر وضعیت جو و در نتیجه بر آب و هوای زمین در مقیاس سیاره ای، عوامل خارجی و نجومی مانند تغییرات در شار تابش خورشید به دلیل تغییرپذیری فعالیت خورشید و تغییرات در پارامترهای مدار زمین نظریه نجومی نوسانات آب و هوا در دهه 20 قرن بیستم ایجاد شد. ثابت شده است که تغییر در گریز از مرکز مدار زمین از حداقل ممکن از 0.0163 به حداکثر ممکن 0.066 می تواند منجر به تفاوت در مقدار انرژی خورشیدی که بر روی سطح زمین در aphelion و حضیض تا 25٪ در هر نقطه سقوط کند. سال بسته به اینکه زمین از حضیض خود در تابستان یا زمستان (برای نیمکره شمالی) عبور می کند، چنین تغییری در شار تابش خورشیدی می تواند منجر به گرم شدن یا خنک شدن عمومی سیاره شود.

این تئوری محاسبه زمان عصر یخبندان را در گذشته امکان پذیر کرد. تا اشتباهات در تعیین تاریخ‌های زمین‌شناسی، قرن دوازده رویداد یخ‌بندی قبلی با قرائت‌های این نظریه مصادف شد. همچنین به ما اجازه می‌دهد به این سؤال پاسخ دهیم که نزدیک‌ترین یخ‌بندان بعدی چه زمانی باید رخ دهد: امروز ما در یک دوره بین یخبندان زندگی می‌کنیم و برای 5000-10000 سال آینده ما را تهدید نمی‌کند.

اثر گلخانه ای چیست؟

مفهوم اثر گلخانه ای در سال 1863 شکل گرفت. تیندال

یک مثال روزمره از اثر گلخانه ای گرمایش از داخل خودرو است که در زیر نور خورشید با پنجره های بسته پارک شده است. دلیل این امر این است که نور خورشید از پنجره ها عبور می کند و توسط صندلی ها و سایر اشیاء داخل کابین جذب می شود. در این حالت، انرژی نور به گرما تبدیل می شود، اجسام گرم می شوند و گرما را به صورت تابش مادون قرمز یا حرارتی آزاد می کنند. بر خلاف نور، از شیشه به بیرون نفوذ نمی کند، یعنی در داخل خودرو اسیر می شود. به همین دلیل دما افزایش می یابد. در گلخانه ها هم همین اتفاق می افتد، که نام این اثر از آنجا آمده است، اثر گلخانه ای (یا گلخانهاثر). در سطح جهانی، دی اکسید کربن موجود در هوا همان نقش شیشه را ایفا می کند. انرژی نور به اتمسفر نفوذ می کند، توسط سطح زمین جذب می شود و به آن تبدیل می شود انرژی حرارتی، و به صورت تابش مادون قرمز منتشر می شود. با این حال، دی اکسید کربن و برخی گازهای دیگر، بر خلاف سایر عناصر طبیعی جو، آن را جذب می کنند. در همان زمان، گرم می شود و به نوبه خود جو را به طور کلی گرم می کند. این بدان معنی است که هرچه دی اکسید کربن بیشتری داشته باشد، اشعه مادون قرمز بیشتری جذب می شود و گرمتر می شود.

دما و آب و هوایی که ما به آن عادت داریم با غلظت 0.03 درصد دی اکسید کربن در جو تضمین می شود. اکنون ما در حال افزایش این غلظت هستیم و روند گرم شدن در حال ظهور است.
هنگامی که دانشمندان نگران چندین دهه پیش به بشریت در مورد افزایش اثر گلخانه ای و تهدید هشدار دادند گرم شدن کره زمین، در ابتدا به آنها به عنوان پیرمردهای کمدی از یک کمدی قدیمی نگاه می شد. اما خیلی زود این موضوع اصلاً برای خنده نداشت. گرمایش زمین و بسیار سریع اتفاق می افتد. آب و هوا در برابر چشمان ما در حال تغییر است: گرمای بی سابقه در اروپا و آمریکای شمالینه تنها باعث حملات قلبی گسترده، بلکه سیل های فاجعه بار نیز می شود.

در اوایل دهه 60 در تومسک، یخبندان 45 درجه رایج بود. در دهه 70، افت دماسنج به زیر 30 درجه زیر صفر باعث سردرگمی در ذهن سیبری ها شد. دهه گذشته ما را با چنین هوای سردی کمتر و کمتر می ترساند. اما طوفان های قوی در اینجا به یک امر عادی تبدیل شده اند و سقف خانه ها را تخریب می کنند، درختان را می شکنند و خطوط برق را قطع می کنند. فقط 25 سال پیش در منطقه تومسک، چنین پدیده هایی بسیار نادر بود! برای متقاعد کردن کسی که گرم شدن کره زمین به یک واقعیت تبدیل شده است، دیگر نگاه کردن به گزارش های مطبوعاتی داخلی و بین المللی کافی نیست. خشکسالی های شدید، سیل های وحشتناک، بادهای طوفانی، طوفان های بی سابقه - اکنون همه ما شاهدان غیرارادی این پدیده ها شده ایم. که در سال های گذشتهگرمای بی سابقه ای در اوکراین وجود دارد، باران های استوایی وجود دارد که منجر به سیل های ویرانگر می شود.

فعالیت انسان در آغاز بیست و یکمقرن منجر به افزایش سریع غلظت آلاینده ها در جو می شود که تهدیدی برای تخریب لایه اوزون و تغییرات ناگهانی آب و هوا، به ویژه گرمایش جهانی است. برای کاهش خطر یک بحران زیست محیطی جهانی، لازم است انتشار گازهای مضر در جو در همه جا به میزان قابل توجهی کاهش یابد. مسئولیت کاهش چنین گازهای گلخانه ای باید بین همه اعضای جامعه جهانی تقسیم شود که از بسیاری جهات به طور قابل توجهی متفاوت است: سطح توسعه صنعتی، درآمد، ساختار اجتماعیو جهت گیری سیاسی به دلیل این تفاوت ها، ناگزیر این سوال مطرح می شود که یک دولت ملی تا چه حد باید انتشارات هوا را کنترل کند. قابل بحث بودن این مشکل با این واقعیت بیشتر می شود که تا به امروز هیچ توافقی در مورد تأثیر افزایش اثر گلخانه ای بر محیط زیست حاصل نشده است. با این حال، درک روزافزونی وجود دارد که با توجه به تهدید گرمایش جهانی با تمام عواقب مخرب ناشی از آن، محدود کردن انتشارات مضر در جو در حال تبدیل شدن به یک وظیفه بسیار مهم است.

مناطق ساحلی آزوف و دریای سیاه با خطر واقعی انقراض روبرو هستند. سیل های فاجعه باری که در حال حاضر با آنها دست و پنجه نرم می کنیم نیز بسیار بیشتر خواهد بود. به عنوان مثال، سدهای دنیپر، به ویژه سد کیف، با در نظر گرفتن مخرب ترین سیل هایی که تاکنون در دنیپر رخ داده است، ساخته شده است.

افزایش سریع انتشار آلاینده های صنعتی و سایر آلاینده های هوا منجر به افزایش چشمگیر اثر گلخانه ای و غلظت گازهایی شده است که لایه اوزون را از بین می برند. به عنوان مثال، از آغاز انقلاب صنعتی، غلظت دی اکسید کربن CO 2 در جو 26 درصد افزایش یافته است که بیش از نیمی از این افزایش از اوایل دهه 1960 اتفاق افتاده است. غلظت گازهای مختلف کلرید، در درجه اول گازهای تخریب کننده ازن کلروفلوئوروکربن ها (CFC، تنها در 16 سال (از 1975 تا 1990) 114٪ افزایش یافت. سطح غلظت گاز دیگری که در ایجاد اثر گلخانه ای دخیل است، متان است CH 4 از زمان شروع انقلاب صنعتی 143 درصد افزایش یافته است که حدود 30 درصد از این رشد از اوایل دهه 1970 رخ داده است. تا زمانی که اقدام فوری انجام شود سطح بین المللیرشد سریع جمعیت و افزایش درآمد با افزایش غلظت این مواد شیمیایی همراه خواهد بود.

از لحظه ای که مستندسازی دقیق داده ها در شرایط آب و هوایی، دهه 1980 گرم ترین دهه بود. هفت سال از گرم ترین سال های ثبت شده، سال های 1980، 1981، 1983، 1987، 1988، 1989 و 1990 بودند که سال 1990 گرم ترین سال های ثبت شده بود. با این حال، تا به حال، دانشمندان نمی توانند با اطمینان بگویند که آیا چنین گرمایش آب و هوایی یک روند تحت تأثیر اثر گلخانه ای است یا فقط نوسانات طبیعی است. گذشته از این، آب و هوا قبلاً تغییرات و نوسانات مشابهی را تجربه کرده است. در طول یک میلیون سال گذشته، هشت دوره به اصطلاح یخبندان رخ داد، زمانی که یک فرش غول پیکر یخی به عرض های جغرافیایی کیف در اروپا و نیویورک در آمریکا رسید. آخرین عصر یخبندان حدود 18 هزار سال پیش به پایان رسید و در آن زمان میانگین دما 5 درجه کمتر از اکنون بود. بر این اساس، سطح اقیانوس جهانی 120 متر کمتر از امروز بود.

در طول آخرین عصر یخبندانمحتوای CO2 در جو به 0.200 کاهش یافت، در حالی که برای دو دوره گرمایش گذشته 0.280 بود. اینطوری بود اوایل XIXقرن. سپس به تدریج شروع به افزایش کرد و به مقدار فعلی خود تقریباً 0.347 رسید. نتیجه این است که در 200 سال از آغاز انقلاب صنعتی، کنترل طبیعی دی اکسید کربن در جو از طریق یک چرخه بسته بین جو، اقیانوس، پوشش گیاهی و فرآیندهای پوسیدگی آلی و معدنی به شدت مختل شده است.

هنوز مشخص نیست که آیا این پارامترهای گرمایش آب و هوا واقعاً از نظر استاتیک قابل توجه هستند یا خیر. به عنوان مثال، برخی از محققان خاطرنشان می کنند که داده های مشخص کننده گرم شدن آب و هوا به طور قابل توجهی کمتر از شاخص های محاسبه شده با استفاده از پیش بینی های رایانه ای بر اساس داده های مربوط به میزان انتشار در سال های گذشته است. دانشمندان می‌دانند که برخی از انواع آلاینده‌ها ممکن است با انعکاس پرتوهای فرابنفش به فضا، سرعت گرمایش را کاهش دهند. بنابراین اینکه آیا تغییرات آب و هوایی سازگار است یا اینکه آیا تغییرات موقتی هستند، پنهان کردن اثرات بلندمدت افزایش گازهای گلخانه‌ای و تخریب لایه اوزون قابل بحث است. اگرچه شواهد کمی در سطح آماری وجود دارد که گرم شدن آب و هوا یک روند پایدار است، ارزیابی پیامدهای فاجعه بار بالقوه گرم شدن آب و هوا باعث درخواست های گسترده برای اقدامات پیشگیرانه شده است.

یکی دیگر از جلوه های مهم گرمایش جهانی گرم شدن اقیانوس های جهان است. در سال 1989، A. Strong از اداره ملی اتمسفر و اقیانوسی گزارش داد: "اندازه گیری های ماهواره ای دمای سطح اقیانوس ها بین سال های 1982 و 1988 نشان می دهد که اقیانوس های جهان به تدریج اما به میزان قابل توجهی حدود 0.1 درجه سانتیگراد در سال گرم می شوند." این بسیار مهم است زیرا به دلیل ظرفیت گرمایی عظیم خود، اقیانوس ها به سختی به تغییرات آب و هوایی تصادفی واکنش نشان می دهند. روند شناسایی شده به سمت گرم شدن، جدی بودن مشکل را ثابت می کند.

وقوع اثر گلخانه ای:

دلیل آشکار اثر گلخانه ای استفاده از منابع انرژی سنتی توسط صنعت و رانندگان است. دلایل کمتر آشکار شامل جنگل زدایی، پردازش زباله و استخراج زغال سنگ است. کلروفلوئوروکربن ها (CFC)، دی اکسید کربن CO2، متان CH4، گوگرد و اکسیدهای نیتروژن به طور قابل توجهی باعث افزایش اثر گلخانه ای می شوند.

با این حال، دی اکسید کربن همچنان بیشترین نقش را در این فرآیند ایفا می کند، زیرا مدت نسبتا طولانی دارد چرخه زندگیدر جو و در همه کشورها حجم آن به طور مداوم در حال افزایش است. منابع CO 2 را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: تولید صنعتی و سایر منابع که به ترتیب 77% و 23% از حجم کل انتشار آن در جو را تشکیل می دهند. کل گروه کشورهای در حال توسعه (تقریباً 3/4 از جمعیت جهان) کمتر از 1/3 از کل انتشار CO 2 صنعتی را تشکیل می دهند. اگر این گروه از کشورها یعنی چین را حذف کنیم، این رقم تقریباً به 1/5 کاهش می یابد. از آنجایی که در کشورهای ثروتمندتر سطح درآمد و در نتیجه مصرف بالاتر است، حجم انتشارات مضر به اتمسفر سرانه بسیار بیشتر است. به عنوان مثال، سرانه انتشار گازهای گلخانه ای در ایالات متحده بیش از 2 برابر میانگین اروپا، 19 برابر میانگین آفریقا و 25 برابر رقم مربوط به هند است. اما اخیراً در کشورهای توسعه یافته (به ویژه در ایالات متحده آمریکا) تمایل به کاهش تدریجی تولید مضر برای محیط زیست و جمعیت و انتقال آن به کمتر شده است. کشورهای توسعه یافته. بنابراین، دولت ایالات متحده نگران حفظ وضعیت زیست محیطی مطلوب در کشور خود و در عین حال حفظ رفاه اقتصادی خود است.

اگرچه سهم کشورهای جهان سوم در انتشار CO 2 صنعتی نسبتاً کم است، اما آنها تقریباً کل حجم سایر انتشارات آن در جو را تشکیل می دهند. دلیل اصلی این امر استفاده از تکنیک های جنگل سوزی برای وارد کردن زمین های جدید به کاربری کشاورزی است. شاخص حجم انتشار در جو برای این مقاله به شرح زیر محاسبه می شود: فرض بر این است که کل حجم CO 2 موجود در گیاهان هنگام سوختن وارد جو می شود. تخمین زده می شود که جنگل زدایی توسط آتش 25 درصد از کل انتشارات در جو را تشکیل می دهد. شاید حتی مهمتر این واقعیت باشد که در فرآیند جنگل زدایی، منبع اکسیژن اتمسفر از بین می رود. خیس جنگل های بارانینشان دهنده مکانیسم مهمی برای خود ترمیمی اکوسیستم است، زیرا درختان دی اکسید کربن را جذب کرده و از طریق فتوسنتز اکسیژن آزاد می کنند. تخریب جنگل های استواییتوانایی محیط برای جذب دی اکسید کربن را کاهش می دهد. بنابراین، دقیقاً ویژگی‌های فرآیند کشت زمین در کشورهای در حال توسعه است که چنین سهم قابل توجهی را در افزایش اثر گلخانه‌ای تعیین می‌کند.

در بیوسفر طبیعی، محتوای دی اکسید کربن در هوا در همان سطح حفظ شد، زیرا دریافت آن برابر با حذف آن بود. این فرآیند توسط چرخه کربن هدایت می شود که طی آن مقدار دی اکسید کربن استخراج شده از جو توسط گیاهان فتوسنتزی با تنفس و احتراق جبران می شود. در حال حاضر مردم به طور فعال با پاکسازی جنگل ها و استفاده از سوخت های فسیلی این تعادل را بر هم می زنند. سوزاندن هر پوند آن (زغال سنگ، فرآورده های نفتی و گاز طبیعی) منجر به تشکیل تقریباً سه پوند یا 2 متر مکعب دی اکسید کربن می شود (وزن آن سه برابر می شود زیرا هر اتم کربن سوخت در طی احتراق و تبدیل به دی اکسید کربن دو اتم اکسیژن را به هم متصل می کند). فرمول شیمیاییاحتراق کربن به شکل زیر است:

C + O 2 → CO 2

هر ساله حدود 2 میلیارد تن سوخت فسیلی سوزانده می شود که به این معنی است که تقریباً 5.5 میلیارد تن دی اکسید کربن وارد جو می شود. حدود 1.7 میلیارد تن دیگر از آن به دلیل پاکسازی و سوزاندن جنگل های استوایی و اکسیداسیون مواد آلی خاک (هوموس) به آنجا می رسد. در این راستا، مردم در تلاش هستند تا انتشار گازهای مضر به جو را تا حد امکان کاهش دهند و در تلاشند تا راه های جدیدی برای رفع نیازهای سنتی خود بیابند. یک مثال جالباین را می توان از طریق توسعه تهویه مطبوع جدید و سازگار با محیط زیست به دست آورد. دستگاه های تهویه مطبوع نقش مهمی در بروز "اثر گلخانه ای" دارند. استفاده از آنها منجر به افزایش آلاینده های خودرو می شود. به این باید اتلاف جزئی اما اجتناب ناپذیر مایع خنک کننده را اضافه کرد که تحت فشار بالا تبخیر می شود، به عنوان مثال از طریق مهر و موم در اتصال شلنگ. این خنک کننده مانند سایر گازهای گلخانه ای تأثیرات آب و هوایی دارد. بنابراین، محققان شروع به جستجو برای یک مبرد سازگار با محیط زیست کردند. هیدروکربن هایی با خواص خنک کنندگی خوب به دلیل قابلیت اشتعال زیاد قابل استفاده نیستند. بنابراین، دانشمندان دی اکسید کربن را انتخاب کردند. CO 2 جزء طبیعی هوا است. CO 2 مورد نیاز برای تهویه مطبوع به عنوان محصول جانبی بسیاری از فرآیندهای صنعتی ظاهر می شود. علاوه بر این، CO2 طبیعی نیازی به ایجاد یک زیرساخت کامل برای نگهداری و پردازش ندارد. CO 2 ارزان است و در سراسر جهان یافت می شود.

دی اکسید کربن از قرن گذشته به عنوان یک عامل خنک کننده در ماهیگیری استفاده شده است. در دهه 30، CO 2 با مواد مصنوعی و مضر برای محیط زیست جایگزین شد. آنها استفاده از فناوری ساده تر را تحت فشار بالا ممکن کردند. دانشمندان در حال توسعه اجزای یک سیستم خنک کننده کاملاً جدید با استفاده از CO 2 هستند. این سیستم شامل کمپرسور، کولر گازی، منبسط کننده، اواپراتور، منیفولد و مبدل حرارتی داخلی می باشد. برای CO 2 مورد نیاز است فشار بالابا در نظر گرفتن مواد پیشرفته تر از قبل، خطر بزرگی ایجاد نمی کند. با وجود افزایش مقاومت در برابر فشار، قطعات جدید از نظر اندازه و وزن با واحدهای معمولی قابل مقایسه هستند. آزمایش‌های یک کولر گازی جدید نشان می‌دهد که استفاده از دی اکسید کربن به عنوان خنک‌کننده می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای را تا یک سوم کاهش دهد.

افزایش مداوم مقدار سوخت آلی سوخته (زغال سنگ، نفت، گاز، ذغال سنگ نارس و غیره) منجر به افزایش غلظت CO 2 در هوای جوی می شود (در آغاز قرن بیستم - 0.029٪، امروز -). 0.034٪. پیش بینی ها نشان می دهد که تا اواسط XXI قرن، محتوای CO 2 دو برابر می شود، که منجر به افزایش شدید اثر گلخانه ای می شود و دمای سیاره افزایش می یابد. دو مشکل خطرناک دیگر بوجود خواهد آمد: ذوب سریع یخچالهای طبیعی در قطب شمال و قطب جنوب، "یخبندان دائمی" تاندرا و افزایش سطح اقیانوس جهانی. چنین تغییراتی با تغییرات اقلیمی همراه خواهد بود که حتی پیش بینی آن نیز دشوار است. در نتیجه، مشکل فقط اثر گلخانه ای نیست، بلکه رشد مصنوعی آن ناشی از فعالیت های انسانی، تغییر در محتوای بهینه گازهای گلخانه ای در جو است. فعالیت صنعتی انسان منجر به افزایش قابل توجه آنها و ظهور یک عدم تعادل تهدید کننده می شود. اگر بشریت نمی تواند بپذیرد اقدامات موثربرای محدود کردن انتشار گازهای گلخانه‌ای و حفظ جنگل‌ها، طبق پیش‌بینی سازمان ملل، دمای هوا تا 30 سال دیگر 3 درجه افزایش می‌یابد. یکی از راه حل های این مشکل، منابع انرژی سازگار با محیط زیست است که دی اکسید کربن و مقادیر زیادی گرما را به جو اضافه نمی کنند. به عنوان مثال، نیروگاه های خورشیدی کوچکی که گرمای خورشیدی را به جای سوخت مصرف می کنند، در حال حاضر با موفقیت مورد استفاده قرار می گیرند.

در دهه های اخیر، ما به طور فزاینده ای در مورد مشکل گرمایش جهانی و اثر گلخانه ای شنیده ایم. سیاستمداران، دانشمندان و روزنامه نگاران در مورد اینکه چه نوع تغییر آب و هوا در آینده نزدیک در انتظار ما است، به چه چیزی منجر خواهد شد و خود مردم چقدر در این امر دخیل هستند بحث می کنند. در این پست سعی می کنیم علل و پیامدهای اثر گلخانه ای را درک کنیم.

چرا از اثر گلخانه ای صحبت می کنند؟

در قرن نوزدهم، دانشمندان شروع به مشاهدات منظم آب و هوا و آب و هوا در سراسر سیاره کردند. اما در واقع، با استفاده از روش های مختلف، می توان چگونگی تغییر دمای سیاره را در گذشته های دورتر تعیین کرد. و بنابراین، در نیمه دوم قرن بیستم، دانشمندان شروع به دریافت داده های هشدار دهنده کردند - دمای جهانی در سیاره ما شروع به افزایش کرد. و هر چه به دوران مدرن نزدیک تر باشد، این رشد قوی تر می شود.

افزایش دمای جهانی در نمودار

قطعا، شرایط آب و هواییدر سیاره ما در گذشته تغییر کرده است. گرمایش جهانی و سرد شدن کره زمین وجود داشته است، اما گرمایش جهانی فعلی دارای تعدادی ویژگی است. اولاً، داده های موجود نشان می دهد که در طول 1-2 هزار سال گذشته آب و هوا روی این سیاره به استثنای ناهنجاری های کوتاه مدت دستخوش تغییرات شدید نشده است. و ثانیا، دلایل زیادی وجود دارد که باور کنیم گرمایش فعلی تغییرات طبیعی آب و هوا نیست، بلکه تغییرات ناشی از فعالیت های انسانی است.

در این مورد اختلاف نظرهای زیادی وجود دارد. بلافاصله پس از اینکه مردم شروع به صحبت در مورد این واقعیت کردند که انسان ها باعث گرم شدن کره زمین می شوند، بسیاری از افراد بدبین ظاهر شدند. آنها شروع به تردید کردند که فعالیت های انسانی می تواند بر فرآیندهای جهانی مانند آب و هوا در کل سیاره تأثیر بگذارد. با این حال، دلایل خوبی برای استدلال وجود دارد که انسان ها در گرم شدن زمین مقصر هستند. چگونه انسان باعث گرم شدن کره زمین شد؟

در قرن نوزدهم، جهان وارد عصر صنعتی شد. پیدایش کارخانه ها و حمل و نقل به سوخت زیادی نیاز داشت. مردم شروع به استخراج میلیون ها تن زغال سنگ، نفت و گاز و سوزاندن آنها در مقادیر روزافزون کردند. در نتیجه، مقادیر عظیمی از دی اکسید کربن و سایر گازهای ایجاد کننده اثر گلخانه ای شروع به ورود به جو کردند.

و همراه با افزایش محتوای این گازها، دمای جهانی شروع به افزایش کرد. اما چرا افزایش غلظت دی اکسید کربن منجر به گرم شدن هوا می شود؟ بیایید سعی کنیم آن را بفهمیم.

اثر گلخانه ای چیست؟

مردم مدت‌هاست یاد گرفته‌اند که سبزیجات را در گلخانه‌ها پرورش دهند، جایی که می‌توانند بدون انتظار برای فصل گرم، برداشت کنند. چرا در بهار یا حتی در زمستان در گلخانه گرم است؟ البته، گلخانه را می توان به طور ویژه گرم کرد، اما این تنها چیز نیست. از طریق شیشه یا فیلمی که گلخانه را می پوشاند، اشعه های خورشید آزادانه نفوذ می کنند و زمین را در داخل گرم می کنند. زمین گرم شده نیز تابش ساطع می کند و همراه با این تشعشع گرما می دهد، اما این تابش قابل مشاهده نیست، بلکه مادون قرمز است. اما برای تابش مادون قرمز، شیشه یا فیلم مات هستند و آن را مسدود می کنند. بنابراین گرما دادن به گلخانه دشوارتر از دریافت آن است و در نتیجه دمای داخل گلخانه بیشتر از فضای باز است.

پدیده مشابهی در کل سیاره ما مشاهده می شود. زمین توسط جوی پوشیده شده است که به راحتی تابش خورشید را به سطح منتقل می کند، اما تابش مادون قرمز را از سطح زمین گرم شده به فضا منتقل نمی کند. و اینکه چقدر تابش مادون قرمز توسط اتمسفر مسدود می شود به محتوای گازهای گلخانه ای در آن بستگی دارد. هرچه گازهای گلخانه ای و به ویژه گازهای اصلی - دی اکسید کربن بیشتر باشد ، جو بیشتر از خنک شدن سیاره جلوگیری می کند و آب و هوا گرم تر می شود.

عواقب اثر گلخانه ای چیست؟

البته نکته خود اثر گلخانه ای نیست، بلکه این است که چقدر قوی است. همیشه مقداری گازهای گلخانه ای در اتمسفر وجود داشته است و اگر به طور کامل از جو ناپدید می شد ما دچار مشکل می شدیم. به هر حال، با صفر اثر گلخانه ای، طبق محاسبات دانشمندان، دمای سیاره 20 تا 30 درجه سانتی گراد کاهش می یابد. زمین یخ می زد و تقریباً تا خط استوا با یخچال های طبیعی پوشیده می شد. با این حال، تقویت اثر گلخانه ای نتیجه خوبی نخواهد داشت.

تغییر دمای کره زمین فقط چند درجه منجر به عواقب جدی خواهد شد (و طبق برخی مشاهدات در حال حاضر منجر به آن می شود). این عواقب چیست؟

1) ذوب جهانی یخچال ها و بالا آمدن سطح آب دریاها. ذخایر بسیار بزرگ یخ در یخچال های طبیعی گرینلند و قطب جنوب متمرکز شده است. اگر این یخ در اثر گرم شدن زمین آب شود، سطح آب دریاها بالا خواهد رفت. اگر تمام یخ ها آب شوند، سطح دریاها 65 متر بالا می رود. زیاد است یا کم؟ در واقع خیلی زیاد یک متر بالا آمدن سطح دریا برای غرق شدن ونیز و 6 متر برای غرق شدن سنت پترزبورگ کافی است. هنگامی که تمام یخچال ها ذوب می شوند، دریای سیاه به دریای خزر متصل می شود، بخش قابل توجهی از منطقه ولگا غرق می شود و سیبری غربی. مناطقی که امروزه بیش از یک میلیارد نفر در آن زندگی می کنند در زیر آب ناپدید خواهند شد و ایالات متحده و چین 2/3 از پتانسیل صنعتی مدرن خود را از دست خواهند داد.

نقشه سیل اروپا به دلیل ذوب شدن یخچال های طبیعی

2) هوا بدتر می شود. یک الگوی کلی وجود دارد - هر چه دما بالاتر باشد، انرژی بیشتری برای حرکت صرف می شود توده های هواو هر چه هوا غیرقابل پیش بینی تر می شود. باد افزایش می یابد، تعداد و مقیاس بلایای طبیعی مختلف مانند رعد و برق، گردباد و طوفان به طور قابل توجهی افزایش می یابد و بیشتر خواهد شد. نوسانات شدیددرجه حرارت.

3) آسیب به زیست کره. حیوانات و گیاهان در حال حاضر از فعالیت های انسانی رنج می برند، اما تغییرات ناگهانی آب و هوا می تواند ضربه قوی تری به زیست کره وارد کند. تغییرات آب و هوایی جهانی در گذشته منجر به انقراض های گسترده شده است و بعید است تغییرات ناشی از اثر گلخانه ای استثنا باشد. سازگاری موجودات زنده با آن دشوار است تغییرات ناگهانیآب و هوا، به طوری که آنها بتوانند تکامل یابند و در شرایط جدید احساس طبیعی کنند، معمولاً صدها هزار یا حتی میلیون ها سال طول می کشد. اما تغییرات در بیوسفر مطمئناً خود انسان را تحت تأثیر قرار خواهد داد. به عنوان مثال، در سال های اخیر، دانشمندان قبلاً زنگ خطر انقراض دسته جمعی زنبورها را به صدا در آورده اند و دلیل اصلی این انقراض دقیقاً گرمایش زمین است. ثابت شده است که افزایش دمای داخل کندو در زمستان اجازه نمی دهد زنبورها به خواب زمستانی کامل بروند. آنها به سرعت ذخایر چربی را می سوزانند و تا بهار بسیار ضعیف می شوند. اگر گرمایش ادامه یابد، در بسیاری از مناطق زمین زنبورها ممکن است به طور کلی ناپدید شوند، که فاجعه بارترین عواقب را برای کشاورزی خواهد داشت.

بدترین شکل قضیه

عواقبی که در بالا توضیح داده شد برای نگرانی و شروع اقداماتی برای جلوگیری از گرمایش جهانی کافی است. با این حال، رشد کنترل نشده اثر گلخانه‌ای می‌تواند یک سناریوی واقعاً مرگ‌بار را آغاز کند که منجر به نابودی تضمینی همه حیات در سیاره ما خواهد شد. چگونه ممکن است این اتفاق بیفتد؟

در گذشته، در سیاره ما، محتوای گازهای گلخانه ای در اتمسفر و دمای جهانی در محدوده های نسبتاً گسترده ای متفاوت بود. با این حال، در دوره های زمانی طولانی، فرآیندهایی که منجر به افزایش اثر گلخانه ای و تضعیف آن شد، یکدیگر را جبران کردند. به عنوان مثال، اگر محتوای CO2 در جو به طور قابل توجهی افزایش یابد، گیاهان و سایر موجودات زنده شروع به جذب و پردازش فعال تر آن کردند. مدت ها پیش، مقادیر زیادی دی اکسید کربن که توسط موجودات زنده از جو گرفته شده بود به زغال سنگ، نفت و گچ تبدیل شد. اما این فرآیندها میلیون ها سال طول کشید. امروز یک فرد، داده ها را خرج می کند منابع طبیعی، دی اکسید کربن را بسیار سریعتر به اتمسفر باز می گرداند و زیست کره زمانی برای پردازش آن ندارد. علاوه بر این، انسان به دلیل حماقت و طمع خود، با آلودگی اقیانوس های جهان و قطع جنگل ها، گیاهانی را که دی اکسید کربن را جذب کرده و اکسیژن تولید می کنند، از بین می برد. به گفته برخی از دانشمندان، این می تواند منجر به ایجاد یک اثر گلخانه ای برگشت ناپذیر شود.

امروزه، تقویت اثر گلخانه ای تحت تأثیر رشد دی اکسید کربن است، اما گازهای دیگری نیز وجود دارند که می توانند این اثر گلخانه ای را حتی قوی تر، بسیار قوی تر کنند. این گازها شامل متان و بخار آب است. در مورد متان، مقداری از آن در طول تولید گاز طبیعی وارد جو می شود و دامداری نیز در این امر نقش دارد. اما خطر اصلی ذخایر عظیم متان است که امروزه به شکل هیدرات در کف اقیانوس ها قرار دارد. با افزایش دما، هیدرات ها ممکن است شروع به تجزیه کنند، مقدار زیادی متان وارد جو می شود و اثر گلخانه ای به شدت افزایش می یابد. رشد اثر گلخانه ای غیر قابل برگشت خواهد بود. هر چه اثر گلخانه‌ای قوی‌تر باشد، متان و بخار آب بیشتری وارد اتمسفر می‌شود و هرچه تعداد بیشتری از آنها وارد جو شوند، اثر گلخانه‌ای قوی‌تر می‌شود.

همه اینها در نهایت به چه چیزی منجر می شود با مثال زهره نشان داده شده است. این سیاره از نظر اندازه و جرم بسیار به زمین نزدیک است و قبل از پرواز فضاپیماها به این سیاره، بسیاری امیدوار بودند که شرایط روی آن نزدیک به زمین باشد. با این حال، همه چیز کاملاً متفاوت بود. در سطح زهره گرمای وحشتناکی وجود دارد - 460 درجه سانتیگراد. در این دما روی، قلع و سرب ذوب می شوند. و دلیل اصلی چنین چیزی است شرایط شدیددر زهره به دلیل نزدیکتر بودن آن به خورشید نیست، بلکه به دلیل اثر گلخانه ای است. این اثر گلخانه ای است که دمای سطح این سیاره را تقریبا 500 درجه افزایش می دهد!

زهره و زمین

بر اساس ایده های مدرن، چند صد میلیون سال پیش یک "انفجار گلخانه ای" در زهره رخ داد. در نقطه ای، اثر گلخانه ای برگشت ناپذیر شد، تمام آب جوشید و تبخیر شد و دمای سطح آن به حدی رسید. ارزش های بالا(1200-1500 درجه سانتیگراد) که سنگ ها ذوب شدند! به تدریج آب تبخیر شده به اکسیژن و هیدروژن متلاشی شد و به فضا تبخیر شد و زهره سرد شد، با این حال حتی امروزه این سیاره یکی از نامطلوب ترین مکان ها برای زندگی در جهان است. منظومه شمسی. فاجعه ای که برای زهره اتفاق افتاده است فقط یک فرضیه دانشمندان نیست، این واقعیت که واقعاً اتفاق افتاده است با سن کم سطح زهره و همچنین نسبت غیرعادی بالای دوتریوم به هیدروژن در جو زهره تأیید می شود. صدها برابر بیشتر از زمین.

نتیجه نهایی چیست؟ به نظر می رسد که بشریت چاره ای جز مبارزه با اثر گلخانه ای ندارد. و برای این ما باید نگرش غارتگرانه خود را نسبت به طبیعت تغییر دهیم، سوزاندن غیرقابل کنترل سوخت های فسیلی و قطع جنگل ها را متوقف کنیم.

سهم اصلی در اثر گلخانه ای اتمسفر زمینبه بخار آب یا رطوبت هوا در تروپوسفر کمک می کند (جدول 3).

در عین حال، غلظت بخار آب در تروپوسفر به طور قابل توجهی به دمای سطح بستگی دارد: افزایش غلظت کل "گازهای گلخانه ای" در اتمسفر باید منجر به افزایش رطوبت و اثر "گلخانه ای" شود که به نوبه خود باعث می شود. منجر به افزایش دمای سطح می شود.

با کاهش دمای سطح، غلظت بخار آب کاهش می یابد که منجر به کاهش اثر "گلخانه ای" می شود و در عین حال با کاهش دما در مناطق قطبی، پوشش برف و یخ تشکیل می شود که منجر به کاهش می شود. افزایش آلبدو و همراه با کاهش اثر "گلخانه ای" که باعث کاهش میانگین دمای سطح می شود.

بنابراین، آب و هوای روی زمین بسته به تغییرات آلبدوی سیستم جو زمین و اثر "گلخانه ای" می تواند به مراحل گرم شدن و سرد شدن حرکت کند.

آلودگی انسانی جو زمین یکی از علل اثر "گلخانه ای" است که به عنوان افزایش احتمالی دمای جهانی کره زمین در نتیجه تغییرات تعادل حرارتی ناشی از به اصطلاح "گازهای گلخانه ای" شناخته می شود. ".

بر سطح زمینجریان اصلی پرتوهای مرئی که بدون تغییر از "گازهای گلخانه ای" عبور می کند دریافت می شود. در فضای نزدیک به زمین هنگام ملاقات با بدن های مختلفبخش قابل توجهی از این پرتوها به پرتوهای گرمایی موج بلند (مادون قرمز) تبدیل می شوند. "گازهای گلخانه ای" از خروج پرتوهای گرما به فضای بیرونی جلوگیری می کند و در نتیجه باعث افزایش دمای هوا می شود (اثر "گلخانه ای").

گاز گلخانه ای اصلی دی اکسید کربن (CO 2) است. سهم آن در اثر گلخانه ای، با توجه به منابع مختلف، از 50 تا 65 درصد متغیر است. سایر گازهای گلخانه ای عبارتند از متان (حدود 20٪)، اکسیدهای نیتروژن (حدود 5٪)، ازن، CFCs (کلروفلوئوروکربن ها) و سایر گازها (حدود 10-25٪ از اثر گلخانه ای). در مجموع، حدود 30 "گازهای گلخانه ای" شناخته شده است. اثر گرمایش آنها نه تنها به کمیت موجود در جو، بلکه به فعالیت نسبی عمل در هر مولکول نیز بستگی دارد. اگر CO 2 به عنوان یکی برای این شاخص در نظر گرفته شود، برای متان برابر با 25، برای اکسیدهای نیتروژن - 165، و برای فریون - 11000 خواهد بود.

منبع اصلی انسانی CO 2 که وارد جو می شود، احتراق سوخت های حاوی کربن (زغال سنگ، نفت، نفت کوره، متان و غیره) است. امروزه حدود 1 تن کربن به ازای هر نفر در سال تنها از طریق مهندسی برق حرارتی وارد جو می شود. بر اساس پیش بینی ها، در نیمه اول قرن بیست و یکم، انتشار گازهای گلخانه ای به بیش از 10 میلیارد تن خواهد رسید.

در طول 200 سال گذشته، غلظت CO 2 در هوا از 275 به 350 ذره در هر 1 میلیون ذره هوا، یعنی 25٪ افزایش یافته است و از سال 1958. تا سال 2001، غلظت CO 2 از 350 به 368 ذره افزایش یافت (جدول 4). اگر بشریت اقداماتی را برای کاهش انتشار گاز انجام ندهد، تا اواسط قرن میانگین دمای جهانی جو سطحی بین 1.5-4.5 0 درجه سانتیگراد افزایش خواهد یافت. سهم برخی از کشورها در انتشار دی اکسید کربن به شرح زیر است: ایالات متحده آمریکا - 22٪، روسیه و چین - هر کدام 11٪، آلمان و ژاپن - هر کدام 5٪.

در حال حاضر، خطر این است که غلظت "گازهای گلخانه ای" در جو، یعنی دی اکسید کربن، نیتروژن، بخار آب و بسیاری دیگر به طور قابل توجهی افزایش یافته است و این با توسعه صنعتی بشر همراه است. در 150 سال گذشته، میزان نیتروژن 18 درصد، متان تقریبا 150 درصد و دی اکسید کربن بیش از 30 درصد افزایش یافته است. در نتیجه، تحریک خاصی از اثر "گلخانه ای" با پیامدهای مربوطه وجود داشت.

به گفته دانشمندان، سالانه 330 میلیارد تن از این ماده در چرخه کربن روی کره زمین شرکت می کند. سهم انسان در این حجم بسیار ناچیز است - 7.5 میلیارد تن، اما این برای برهم زدن تعادل سیستم کافی است.

سازمان جهانی هواشناسی (WMO) و برنامه تغییرات اقلیمی سازمان ملل متحد با شناخت مشکل گرمایش جهانی محیط(UNEP) در سال 1988 هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوایی (IPCC) را تأسیس کرد. این در واقع یک انجمن دائمی از چندین هزار دانشمند است کشورهای مختلف، از جمله ده ها مورد روسی، تقریباً همه کسانی که از جنبه های مختلف با این مشکل برخورد می کنند: اقلیم شناسان، بوم شناسان، اقتصاددانان و متخصصان انرژی. تقریباً هر 5-4 سال یک بار، دانشمندان گزارش های چند صفحه ای خود را در مورد وضعیت آب و هوای زمین منتشر می کنند. "اولین گزارش" کارشناسان در سال 1990 حاوی اظهارات نسبتاً متوسطی در مورد نوسانات مداوم آب و هوا بود، اما چیزی که دانشمندان از آن مطمئن بودند این بود که غلظت دی اکسید کربن در جو در حال افزایش است. میانگین سطح دی اکسید کربن در جو طبق گزارش WMO طی 30 سال گذشته از 340 به 390 قسمت در میلیون افزایش یافته است. اعتماد به نفس محققان هر سال افزایش می یابد. در سال 2006، 70٪ از کارشناسان مطمئن بودند که انسان ها در تغییرات آب و هوایی جهانی مقصر هستند، اما قبلاً از چهارمین گزارش IPCC در سال 2007 مشخص شد که تعداد کارشناسان مطمئن به این موضوع به 90-95٪ افزایش یافته است.

تقریباً کل جامعه جهانی با مشکل کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در سطوح سیاسی، صنعتی و زیست محیطی سروکار دارند. نمونه ای از یک سیاست شایسته برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، پروتکل کیوتو در سال 1997 است. در دسامبر 1997، کنفرانس بین المللی در مورد تغییر جهانیآب و هوا در این سیاره که با حضور نمایندگان 159 کشور برگزار شد. یک پروتکل نهایی به تصویب رسید که کاهش کلی انتشار گازهای گلخانه ای را تا 5.2٪ ارائه می کرد. تا 2008-2012 کشورها اتحادیه اروپاباید انتشار گازهای گلخانه ای (از سطح سال 1990) را 8٪، ایالات متحده - 7٪، ژاپن، کانادا - 6٪ کاهش دهد. روسیه و اوکراین ممکن است به دلیل کاهش انتشار گازهای گلخانه ای تا سال 2012 در سطح 1990 حفظ کنند تولید صنعتیدر سالهای اخیر. نمونه ای از کاهش صنعتی انتشار CO 2، کار انجام شده در ژاپن در سال های 2007-2008 است. برای کاهش انتشار دی اکسید کربن در نتیجه انحلال گازهای دودکش پس از تاسیسات گاز سوز در آب دریا. اما این راه حل فنی نتایج مورد انتظار را به همراه نداشت و کار در این راستا متوقف شد.

زمین در اثر ضربه فعالیت اقتصادیشخص نگرانی ویژه افزایش غلظت گازهای گلخانه ای است که منجر به گرم شدن سطح زمین و جو پایین ترو ممکن است یکی از دلایل اصلی گرم شدن آب و هوا در دهه های اخیر باشد.

مهم ترین گاز گلخانه ای طبیعی بخار آب H20 است. تابش مادون قرمز موج بلند را در محدوده طول موج 4.5 تا 80 میکرون جذب و ساطع می کند. تأثیر بخار آب بر اثر گلخانه ای تعیین کننده است و عمدتاً توسط باند جذب 5-7.5 میکرون ایجاد می شود. با این حال، بخشی از تشعشعات سطح زمین در مناطق طیفی 3 تا 5 میکرون و 8 تا 12 میکرون، که پنجره‌های شفاف نامیده می‌شوند، از اتمسفر به فضای بیرونی می‌رود. اثر گلخانه ای بخار آب توسط نوارهای جذب دی اکسید کربن که در نتیجه فعالیت های آتشفشانی، چرخه طبیعی کربن در طبیعت، پوسیدگی مواد آلی در خاک هنگام گرم شدن، وارد جو می شود، افزایش می یابد. فعالیت انسانیعمدتاً به دلیل سوزاندن سوخت های فسیلی (زغال سنگ، نفت، گاز) و تخریب جنگل ها است.

علاوه بر دی اکسید کربن، محتوای گازهای گلخانه ای مانند متان، اکسید نیتروژن و ازن تروپوسفر در جو در حال افزایش است. متان از باتلاق ها و شکاف های عمیق وارد جو می شود پوسته زمین. افزایش غلظت آن با توسعه تولیدات کشاورزی (به ویژه گسترش مزارع برنج با آبیاری فراوان)، افزایش تعداد دام، سوزاندن زیست توده و تولید گاز طبیعی تسهیل می شود. غلظت اکسید نیتروژن با استفاده از کودهای نیتروژن، انتشار هواپیما و فرآیندهای اکسیداسیون افزایش می یابد. ازن در تروپوسفر در نتیجه واکنش های شیمیایی تحت تأثیر افزایش می یابد اشعه های خورشیدبین هیدروکربن ها و اکسیدهای نیتروژن حاصل از احتراق سوخت های فسیلی غلظت این گازها سریعتر از غلظت دی اکسید کربن در حال افزایش است و ممکن است سهم نسبی آنها در اثر گلخانه ای جو در آینده افزایش یابد. رشد اتمسفر همچنین با افزایش غلظت یک آئروسل بسیار جذب کننده با منشاء صنعتی (دوده) با شعاع ذرات 0.001 - 0.05 میکرون تسهیل می شود. افزایش گازهای گلخانه ای و ذرات معلق در هوا می تواند به طور قابل توجهی دمای کره زمین را افزایش دهد و باعث سایر شرایط آب و هوایی، محیطی و ... پیامدهای اجتماعیکه هنوز پیش بینی آنها دشوار است.