وحشتناک ترین اثرات گلخانه ای وقوع اثر گلخانه ای، علل و پیامدها. سناریوهای نظری اختلالات آب و هوایی جهانی

تمدن مدرن تأثیر زیادی بر طبیعت دارد. به عنوان یک قاعده، منفی است. تخلیه باتلاق ها و انتشار مداوم مقدار زیادی از مواد مضر در هوای جو - این لیست کاملی از "فضیلت" بشریت نیست. بسیاری از مردم بر این باورند که اثر گلخانه ای نیز از این دسته است. آیا این واقعا درست است؟

مرجع تاریخی

ضمناً نویسنده اثر گلخانه ای (یعنی کشف کننده این پدیده) چه کسی بوده است؟ چه کسی اولین بار این فرآیند را توصیف کرد و در مورد تأثیر آن بر محیط زیست صحبت کرد؟ ایده مشابهی در سال 1827 ظاهر شد. توسط مقاله علمیژوزف فوریه بود. او در کار خود مکانیسم های تشکیل آب و هوا را در سیاره ما شرح داد.

آنچه در مورد این کار برای آن زمان غیرمعمول بود این بود که فوریه دما و ویژگی های آب و هوایی مناطق مختلف زمین را در نظر گرفت. این نویسنده اثر گلخانه ای بود که اولین بار توانست تجربه سوسور را توضیح دهد.

آزمایش سوسور

برای تأیید نتایج خود، دانشمند از آزمایش M. de Saussure استفاده کرد که از یک ظرف پوشیده شده در داخل با دوده استفاده می کند که گردن آن با شیشه بسته شده است. دو سوسور آزمایشی انجام داد که در آن دائماً دمای داخل و خارج شیشه را اندازه گیری می کرد. البته دقیقاً در حجم داخلی به طور مداوم افزایش می یابد. فوریه اولین کسی بود که این پدیده را توضیح داد اقدام مشترکدو عامل به طور همزمان: مسدود کردن انتقال حرارت و نفوذپذیری متفاوت دیواره رگ برای پرتوهای نور با طول موج های مختلف.

مکانیسم آن بسیار ساده است: هنگامی که گرم می شود، دمای سطح افزایش می یابد، نور مرئی جذب می شود و گرما شروع به انتشار می کند. از آنجایی که ماده کاملاً نور مرئی را منتقل می کند ، اما عملاً گرما را هدایت نمی کند ، دومی در حجم داخلی ظرف جمع می شود. همانطور که می بینید، مکانیسم اثر گلخانه ای می تواند به راحتی توسط هر فردی که یک دوره استاندارد فیزیک را در مدرسه خوانده است، اثبات کند. این پدیده بسیار ساده است، اما چقدر برای سیاره ما دردسر ایجاد می کند!

منشاء اصطلاح

شایان ذکر است که ژوزف فوریه نویسنده اثر گلخانه ای از نظر توصیف اولیه آن در ادبیات است. اما چه کسی خود این اصطلاح را مطرح کرد؟ افسوس، ما احتمالا هرگز پاسخی برای این سوال نخواهیم گرفت. که در ادبیات بعدیپدیده ای که توسط فوریه کشف شد، خود را دریافت کرد نام مدرن. امروزه هر بوم شناس اصطلاح "اثر گلخانه ای" را می شناسد.

اما کشف اصلی فوریه اثبات هویت واقعی جو زمین و شیشه معمولی بود. به بیان ساده، جو سیاره ما کاملاً در برابر تابش نور مرئی نفوذپذیر است، اما آن را به خوبی در محدوده مادون قرمز منتقل نمی کند. زمین با انباشته شدن گرما عملاً آن را آزاد نمی کند. نویسنده اثر گلخانه ای همین بود. اما چرا این اثر رخ می دهد؟

بله، ما مکانیسم اولیه ظاهر آن را شرح دادیم، اما علم مدرنتوانست ثابت کند که در شرایط عادی، پرتوهای IR هنوز می توانند کاملا آزادانه فراتر از جو سیاره حرکت کنند. چطوره که مکانیسم های طبیعیآیا تنظیمات "فصل گرما" شکست می خورد؟

علل

به طور کلی، ما آنها را با جزئیات کافی در همان ابتدای مقاله خود توضیح دادیم. عوامل زیر در بروز این پدیده نقش دارند:

• سوزاندن مداوم و بیش از حد سوخت های فسیلی.
• هر ساله حجم فزاینده ای از گازهای صنعتی وارد جو سیاره می شود.
• جنگل ها دائماً در حال قطع شدن هستند، مناطق آنها به دلیل آتش سوزی و تخریب خاک در حال کاهش است.
• تخمیر بی هوازی، آزادسازی متان از کف اقیانوس ها.

باید بدانید که "مقصران" اصلی که باعث ایجاد اثر گلخانه ای می شوند، پنج گاز زیر هستند:

• مونوکسید کربن دو ظرفیتی که به نام دی اکسید کربن نیز شناخته می شود. اثر گلخانه ای 50 درصد دقیقا با هزینه او تامین می شود.
• ترکیبات کربن کلر و فلوئور (25%).
• (8%). گاز سمی، یک محصول پسماند معمولی از صنایع شیمیایی و متالورژی ضعیف است.
• ازن سطح زمین (7%). علیرغم نقش حیاتی آن در محافظت از زمین در برابر اشعه ماوراء بنفش اضافی، می تواند به حفظ گرما در سطح آن کمک کند.
• تقریبا 10 درصد متان.

این گازها از کجا وارد جو می شوند؟ تاثیر آنها چیست؟

- این ماده است که هنگام سوزاندن سوخت های فسیلی به مقدار زیادی وارد جو می شود. تقریباً یک سوم سطح مازاد آن (بالاتر از طبیعی) به این دلیل است که انسان ها به شدت جنگل ها را تخریب می کنند. همین عملکرد توسط روند دائمی شتاب بیابان زایی زمین های حاصلخیز انجام می شود.

همه اینها به معنای پوشش گیاهی کمتری است که می تواند به طور موثر دی اکسید کربن را جذب کند، که از بسیاری جهات باعث ایجاد اثر گلخانه ای می شود. علل و پیامدهای این پدیده به هم مرتبط هستند: هر ساله حجم مونوکسید کربن دو ظرفیتی منتشر شده در جو تقریباً 0.5٪ افزایش می یابد که هم تجمع بیشتر گرمای اضافی و هم فرآیندهای تخریب پوشش گیاهی در سطح سیاره را تحریک می کند. .

- کلروفلوئوروکربن هاهمانطور که قبلاً گفتیم، این ترکیبات 25 درصد از اثر گلخانه ای را ایجاد می کنند. علل و پیامدهای این پدیده برای مدت طولانی مورد مطالعه قرار گرفته است. آنها در جو ظاهر می شوند به دلیل تولید صنعتیمخصوصاً قدیمی ها مبردهای خطرناک و سمی حاوی این مواد در مقادیر زیادی هستند و اقدامات برای جلوگیری از نشت آنها به وضوح نتیجه مورد انتظار را به دست نمی دهد. عواقب ظاهر آنها حتی بدتر است:

• اولاً، آنها برای انسان و حیوانات بسیار سمی هستند و برای گیاهان، نزدیکی به ترکیبات فلوئور و کلر چندان مفید نیست.
• ثانیا، این مواد می توانند به طور قابل توجهی توسعه اثر گلخانه ای را تسریع کنند.
• ثالثاً، آنها را نابود می کنند که سیاره ما را از اشعه ماوراء بنفش تهاجمی محافظت می کند.

- متانیکی از مهمترین گازها افزایش محتواکه در اتمسفر با اصطلاح "اثر گلخانه ای" به کار می رود. باید بدانید که تنها در صد سال گذشته حجم آن در جو سیاره دو برابر شده است. در اصل، بخش عمده ای از آن از منابع کاملا طبیعی می آید:

• در آسیا.
• مجتمع های دامپروری.
• سیستم های تصفیه فاضلاب خانگی در شهرک های بزرگ
• زمانی که مواد آلی در اعماق باتلاق ها، در محل های دفن زباله پوسیده و تجزیه می شوند.

شواهدی وجود دارد که نشان می دهد مقادیر قابل توجهی متان از اعماق اقیانوس جهانی آزاد می شود. شاید این پدیده با فعالیت کلنی های بزرگ باکتری ها توضیح داده شود که متان محصول جانبی اصلی متابولیک آنها است.

لازم است به ویژه بر "سهم" در توسعه اثر گلخانه ای از شرکت های تولید نفت تأکید شود: مقدار قابل توجهی از این گاز به عنوان یک محصول جانبی در جو منتشر می شود. علاوه بر این، فیلم دائماً در حال گسترش محصولات نفتی در سطح اقیانوس جهانی نیز به تجزیه سریع مواد آلی کمک می کند که با انتشار متان همراه است.

- اکسید نیتریک.این در مقادیر زیادی در طی بسیاری از فرآیندهای تولید شیمیایی تشکیل می شود. نه تنها با مشارکت فعال آن در مکانیسم گلخانه خطرناک است. واقعیت این است که وقتی این ماده با آب اتمسفر ترکیب می شود، یک ماده واقعی را تشکیل می دهد اسید نیتریکحتی اگر در غلظت کم باشد. از اینجاست که هر چیزی که تأثیر بسیار منفی بر سلامت افراد دارد از آنجا سرچشمه می گیرد.

سناریوهای نظری اختلالات آب و هوایی جهانی

پس چی هستن پیامدهای جهانیاثر گلخانه ای؟ گفتن قطعی در این مورد دشوار است، زیرا دانشمندان هنوز از یک نتیجه گیری روشن فاصله دارند. در حال حاضر سناریوهای مختلفی وجود دارد. برای توسعه مدل‌های کامپیوتری، عوامل مختلفی در نظر گرفته می‌شوند که می‌توانند توسعه اثر گلخانه‌ای را تسریع یا کند کنند. بیایید به کاتالیزورهای این فرآیند نگاه کنیم:

• انتشار گازهایی که در بالا توضیح داده شد به دلیل فعالیت های انسان زایی انسان.
• انتشار CO 2 به دلیل تجزیه حرارتی هیدروکربنات های طبیعی. جالب است بدانید که پوسته سیاره ما 50000 برابر بیشتر از هوا حاوی دی اکسید کربن است. البته، ما در مورددر مورد مونوکسید کربن متصل به شیمیایی
• از آنجایی که پیامدهای اصلی اثر گلخانه ای افزایش دمای آب و هوا در سطح سیاره است، تبخیر رطوبت از سطح دریاها و اقیانوس ها افزایش می یابد. در نتیجه، نفوذپذیری جو در برابر تشعشعات مادون قرمز حتی بیشتر بدتر می شود.
• اقیانوس ها حاوی حدود 140 تریلیون تن دی اکسید کربن هستند که با افزایش دمای آب، به شدت در جو منتشر می شود و به توسعه پویاتر فرآیند گلخانه ای کمک می کند.
• کاهش بازتاب سیاره که منجر به تجمع سریع گرما در جو آن می شود. بیابانی شدن زمین ها نیز به این امر کمک می کند.

چه عواملی باعث کاهش رشد اثر گلخانه ای می شود؟

فرض بر این است که اصلی جریان گرم- جریان گلف استریم مدام در حال کاهش است. این امر در درازمدت باعث کاهش قابل توجه دما می شود که اثر تجمع گازهای گلخانه ای را کاهش می دهد. علاوه بر این، به ازای هر درجه گرم شدن عمومی، ناحیه ابر در کل قلمرو سیاره تقریباً 0.5٪ افزایش می یابد که به کاهش قابل توجه مقدار گرمایی که زمین از فضا دریافت می کند کمک می کند.

لطفا توجه داشته باشید: ماهیت اثر گلخانه ای افزایش دمای کلی سطح زمین است. البته هیچ چیز خوبی در این مورد وجود ندارد، اما این عوامل فوق هستند که اغلب به کاهش پیامدهای این پدیده کمک می کنند. در اصل، به همین دلیل است که بسیاری از دانشمندان بر این باورند که خود موضوع است گرم شدن کره زمینمتعلق به دسته پدیده های کاملاً طبیعی است که در طول تاریخ زمین به طور منظم رخ داده است.

هر چه میزان تبخیر بیشتر باشد، میزان بارندگی سالانه بیشتر می شود. این امر هم باعث بازسازی باتلاق ها و هم رشد سریع فلور می شود که مسئول بازیافت دی اکسید کربن اضافی در جو سیاره است. همچنین انتظار می رود که افزایش بارندگی در آینده به گسترش چشمگیر منطقه دریاهای استوایی کم عمق کمک کند.

مرجان هایی که در آنها زندگی می کنند مهمترین استفاده کننده از دی اکسید کربن هستند. با اتصال شیمیایی به ساخت اسکلت آنها می رود. در نهایت، اگر بشریت حداقل میزان جنگل زدایی را کاهش دهد، منطقه آنها به سرعت بهبود می یابد، زیرا همان دی اکسید کربن یک محرک عالی برای گسترش گیاهان است. پس چی هستن عواقب احتمالیاثر گلخانه ای؟

سناریوهای اصلی برای آینده سیاره ما

در مورد اول، دانشمندان فرض می‌کنند که گرمایش زمین به کندی اتفاق می‌افتد. و این دیدگاه طرفداران زیادی دارد. آنها معتقدند که اقیانوس جهانی، که یک انباشته کننده انرژی غول پیکر است، برای مدت طولانیقادر به جذب گرمای اضافی خواهد بود. ممکن است چندین هزار سال طول بکشد تا آب و هوای کره زمین واقعاً تغییر کند.

برعکس، گروه دوم دانشمندان از نسخه نسبتاً سریع تغییرات فاجعه‌بار حمایت می‌کنند. این مشکل اثر گلخانه ای در حال حاضر بسیار محبوب است و تقریباً در هر کنگره علمی مورد بحث قرار می گیرد. متاسفانه شواهد کافی برای این نظریه وجود دارد. اعتقاد بر این است که در طول صد سال گذشته، غلظت دی اکسید کربن حداقل 20-24٪ افزایش یافته است و مقدار متان در جو 100٪ افزایش یافته است. در بدبینانه ترین نسخه، اعتقاد بر این است که دمای سیاره تا پایان این قرن ممکن است تا رکورد 6.4 درجه سانتیگراد افزایش یابد.

بنابراین، در این صورت، اثر گلخانه ای در جو زمین به سادگی برای همه ساکنان مناطق ساحلی دردسرهای مرگبار ایجاد می کند.

افزایش شدید سطح دریا

واقعیت این است که چنین ناهنجاری های دمایی مملو از افزایش بسیار شدید و تقریبا غیرقابل پیش بینی در سطح اقیانوس جهانی است. بنابراین، از سال 1995 تا 2005. این رقم 4 سانتی متر بود، اگرچه دانشمندان در حال رقابت با یکدیگر اعلام کردند که نباید انتظار افزایش بیش از چند سانتی متر را داشت. اگر همه چیز با همان سرعت پیش برود، در پایان قرن بیست و یکم سطح اقیانوس جهانی حداقل 88-100 سانتی متر بالاتر از هنجار فعلی خواهد بود. در همین حال، حدود 100 میلیون نفر در سیاره ما دقیقاً در ارتفاع 87-88 سانتی متری از سطح دریا زندگی می کنند.

کاهش انعکاس سطح سیاره

وقتی در مورد اثر گلخانه ای نوشتیم، مقاله مکرراً اشاره کرد که باعث کاهش بیشتر بازتاب سطح زمین می شود که با جنگل زدایی و بیابان زدایی تسهیل می شود.

بسیاری از دانشمندان گواهی می‌دهند که کلاهک یخی در قطب‌ها می‌تواند دمای کلی سیاره را حداقل دو درجه کاهش دهد و یخی که سطح آب‌های قطبی را می‌پوشاند تا حد زیادی از انتشار دی اکسید کربن و متان در جو جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، در منطقه کلاهک های یخی قطبی اصلا بخار آب وجود ندارد، که به طور قابل توجهی اثر گلخانه ای جهانی را تحریک می کند.

همه اینها بر چرخه آب جهانی تأثیر می گذارد به گونه ای که فراوانی گردبادها، طوفان ها و گردبادهای قدرت مخرب هیولایی چندین برابر افزایش می یابد و زندگی مردم را حتی در مناطقی که بسیار دور از سواحل اقیانوس هستند عملاً غیرممکن می کند. . متأسفانه توزیع مجدد آب نیز به پدیده معکوس منجر خواهد شد. امروزه خشکسالی در 10 درصد از جهان یک مشکل است و در آینده ممکن است تعداد چنین مناطقی به 35 تا 40 درصد افزایش یابد. این یک چشم انداز غم انگیز برای بشریت است.

برای کشور ما، پیش‌بینی در این مورد بسیار مطلوب‌تر است. اقلیم شناسان معتقدند که بیشتر قلمرو روسیه برای کشاورزی عادی کاملاً مناسب است و آب و هوا بسیار ملایم تر خواهد شد. البته اکثر مناطق ساحلی (و ما تعداد زیادی از آنها داریم) به سادگی زیر آب خواهند رفت.

سناریوی سوم این را فرض می کند دوره کوتاهافزایش دما با سرمایش جهانی جایگزین خواهد شد. قبلاً در مورد کند شدن جریان خلیج فارس و عواقب آن صحبت کرده ایم. تصور کنید که این جریان گرم کاملاً متوقف شود ... البته به اتفاقاتی که در فیلم "روز بعد از فردا" توضیح داده شده است نمی رسد ، اما قطعاً سیاره بسیار سردتر خواهد شد. با این حال، برای مدت طولانی نیست.

برخی از ریاضیدانان به این نظریه (البته مدل سازی شده) پایبند هستند که بر اساس آن اثر گلخانه ای روی زمین منجر به این واقعیت می شود که برای 20-30 سال آب و هوا در اروپا گرمتر از کشور ما نخواهد شد. آنها همچنین فرض می کنند که پس از این گرم شدن ادامه خواهد یافت که سناریوی آن در گزینه دوم توضیح داده شده است.

نتیجه

به هر حال، پیش‌بینی‌های دانشمندان چندان خوب نیست. ما فقط می توانیم امیدوار باشیم که سیاره ما مکانیزم پیچیده تر و کامل تر از آنچه تصور می کنیم باشد. شاید بتوان از چنین پیامدهای غم انگیزی جلوگیری کرد.

مکانیسم اثر گلخانه ای به شرح زیر است. پرتوهای خورشید که به زمین می رسد توسط سطح خاک، پوشش گیاهی، سطح آب و غیره جذب می شود. انرژی حرارتیدوباره به جو، اما به شکل تابش موج بلند.

گازهای اتمسفر (اکسیژن، نیتروژن، آرگون) تشعشعات حرارتی سطح زمین را جذب نمی کنند، بلکه آن را پراکنده می کنند. با این حال، در نتیجه احتراق سوخت های فسیلی و غیره فرآیندهای تولیددر جو انباشته می شوند: دی اکسید کربن، مونوکسید کربن، هیدروکربن های مختلف (متان، اتان، پروپان و غیره) که پراکنده نمی شوند، اما تابش حرارتی را که از سطح زمین می آید جذب می کنند. صفحه ای که به این ترتیب ایجاد می شود منجر به ظهور اثر گلخانه ای - گرم شدن کره زمین می شود.

وجود این گازها علاوه بر اثر گلخانه ای باعث تشکیل به اصطلاح می شود مه دود فتوشیمیایی.در همان زمان، در نتیجه واکنش های فتوشیمیایی، هیدروکربن ها محصولات بسیار سمی - آلدئیدها و کتون ها را تشکیل می دهند.

گرم شدن کره زمینیکی از مهم ترین پیامدها است آلودگی های انسانیزیست کره این خود را در تغییرات آب و هوایی و موجودات زنده نشان می دهد: فرآیند تولید در اکوسیستم ها، تغییر در مرزهای سازندهای گیاهی، تغییر در عملکرد محصول. تغییرات به خصوص قوی ممکن است بر عرض های جغرافیایی بالا و متوسط ​​تأثیر بگذارد. بر اساس پیش بینی ها، اینجاست که دمای اتمسفر به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت. ماهیت این مناطق به ویژه در معرض تأثیرات مختلف است و به کندی در حال بهبود است.

در نتیجه گرم شدن، منطقه تایگا حدود 100-200 کیلومتر به سمت شمال تغییر می کند. افزایش سطح دریا در اثر گرم شدن (ذوب شدن یخ ها و یخچال های طبیعی) می تواند تا 0.2 متر برسد که منجر به طغیان دهانه رودخانه های بزرگ به ویژه سیبری می شود.

در کنفرانس عادی کشورهای شرکت کننده در کنوانسیون جلوگیری از تغییر اقلیم که در سال 1996 در رم برگزار شد، بار دیگر ضرورت اقدام هماهنگ بین المللی برای حل این مشکل مورد تایید قرار گرفت. بر اساس این کنوانسیون، کشورهای صنعتی و کشورهای دارای اقتصاد در حال گذار متعهد شده اند که تولید گازهای گلخانه ای را تثبیت کنند. کشورهای عضو اتحادیه اروپا را در خود گنجانده اند برنامه های ملیمقرراتی برای کاهش انتشار دی اکسید کربن تا 20 درصد تا سال 2005.

در سال 1997، توافقنامه کیوتو (ژاپن) امضا شد که بر اساس آن کشورهای توسعه یافته متعهد شدند که انتشار گازهای گلخانه ای را تا سال 2000 در سطوح 1990 تثبیت کنند.

با این حال، پس از این، انتشار گازهای گلخانه ای حتی افزایش یافت. این امر با خروج ایالات متحده از توافقنامه کیوتو در سال 2001 تسهیل شد. بنابراین اجرای این توافق به خطر افتاد زیرا سهمیه لازم برای لازم الاجرا شدن این توافقنامه نقض شد.

در روسیه، به دلیل کاهش کلی تولید، انتشار گازهای گلخانه ای در سال 2000 80 درصد از سطح سال 1990 بود. بنابراین، روسیه در سال 2004 موافقت نامه کیوتو را تصویب کرد و به آن وضعیت قانونی داد. اکنون (2012) این توافقنامه به اجرا درآمده است، سایر ایالت ها به آن ملحق شده اند (مثلا استرالیا)، اما همچنان تصمیمات توافق کیوتو محقق نشده است. با این حال، مبارزه برای اجرای توافق کیوتو همچنان ادامه دارد.

یکی از مشهورترین مبارزان علیه گرمایش زمین، معاون سابق رئیس جمهور ایالات متحده است الف. گور. پس از شکست در انتخابات ریاست جمهوری سال 2000، او خود را وقف مبارزه با گرمایش زمین کرد. "جهان را نجات دهید قبل از اینکه خیلی دیر شود!" - این شعار اوست. او با مجموعه‌ای از اسلایدها به سراسر جهان سفر کرد و جنبه‌های علمی و سیاسی گرمایش جهانی و عواقب جدی احتمالی در آینده نزدیک در صورت عدم مهار افزایش انتشار دی‌اکسید کربن ناشی از فعالیت‌های انسانی را توضیح داد.

آ. گور کتاب معروفی نوشت « حقیقتی ناخوشایند. گرمایش جهانی، چگونه می توان یک فاجعه سیاره ای را متوقف کرد.او در آن با قاطعیت و عدالت می نویسد: «گاهی به نظر می رسد که بحران آب و هوایی ما به کندی پیش می رود، اما در واقع بسیار سریع اتفاق می افتد و به یک خطر واقعاً سیاره ای تبدیل می شود. و برای غلبه بر تهدید، ابتدا باید به واقعیت وجود آن اعتراف کنیم. چرا به نظر می رسد رهبران ما چنین هشدارهای بلندی درباره خطر نمی شنوند؟ آنها در برابر حقیقت مقاومت می کنند زیرا در لحظه ای که اعتراف کنند با وظیفه اخلاقی برای عمل مواجه می شوند. آیا نادیده گرفتن هشدار خطر به سادگی راحت تر است؟ شاید، اما یک حقیقت ناخوشایند صرفاً به این دلیل ناپدید نمی شود که به آن توجه نشود.»

او در سال 2006 جایزه ادبی آمریکا را برای این کتاب دریافت کرد. از یک کتاب ایجاد شده است مستند « حقیقتی ناخوشایند"با A. Gore در نقش رهبری. این فیلم در سال 2007 برنده جایزه اسکار شد و در بخش «همه باید این را بدانند» قرار گرفت. در همان سال، A. Gore (به همراه گروهی از کارشناسان IPCC) جایزه گرفت جایزه نوبلجهان برای کار خود در زمینه حفاظت از محیط زیست و تحقیقات تغییرات آب و هوا.

در حال حاضر، A. Gore همچنین به طور فعال به مبارزه با گرمایش جهانی ادامه می دهد و مشاور مستقل هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوا (IPCC) است که توسط سازمان جهانی هواشناسی (WMO) و برنامه سازمان ملل برای تغییرات آب و هوایی ایجاد شده است. محیط(UNEP).

گرمایش جهانی و اثر گلخانه ای

در سال 1827، فیزیکدان فرانسوی J. Fourier پیشنهاد کرد که جو زمین عملکرد شیشه ای را در گلخانه انجام می دهد: هوا به گرمای خورشیدی اجازه عبور می دهد، اما اجازه نمی دهد که به فضا تبخیر شود. و حق با او بود. این اثر به لطف گازهای اتمسفر خاصی مانند بخار آب و دی اکسید کربن حاصل می شود. آنها نور مادون قرمز مرئی و "نزدیک" ساطع شده از خورشید را منتقل می کنند، اما تابش مادون قرمز "دور" را جذب می کنند، که وقتی سطح زمین توسط پرتوهای خورشید گرم می شود و فرکانس کمتری دارد، تشکیل می شود (شکل 12).

در سال 1909، شیمیدان سوئدی S. Arrhenius برای اولین بار بر نقش عظیم دی اکسید کربن به عنوان تنظیم کننده دمای لایه های سطحی هوا تأکید کرد. دی اکسید کربن آزادانه پرتوهای خورشید را به سطح زمین منتقل می کند، اما بیشتر تابش حرارتی زمین را جذب می کند. این یک نوع صفحه نمایش عظیم است که از خنک شدن سیاره ما جلوگیری می کند.

دمای سطح زمین به طور پیوسته در حال افزایش است و در طول قرن بیستم افزایش یافته است. در دمای 0.6 درجه سانتی گراد. در سال 1969، 13.99 درجه سانتیگراد، در سال 2000 - 14.43 درجه سانتیگراد بود. بدین ترتیب، دمای میانگیندمای زمین در حال حاضر حدود 15 درجه سانتیگراد است. در یک دمای معین، سطح و جو سیاره در تعادل حرارتی هستند. سطح زمین که توسط انرژی خورشید و تشعشعات فروسرخ جو گرم می شود، به طور متوسط ​​مقداری معادل انرژی را به جو باز می گرداند. این انرژی تبخیر، همرفت، هدایت حرارتی و تابش مادون قرمز است.

برنج. 12. نمایش شماتیک اثر گلخانه ای ناشی از حضور دی اکسید کربن در جو

که در اخیرافعالیت انسان باعث ایجاد عدم تعادل در نسبت انرژی جذب شده و آزاد می شود. قبل از مداخله انسان در فرآیندهای جهانی در این سیاره، تغییراتی که در سطح آن و در جو رخ می دهد با محتوای گازهای موجود در طبیعت همراه بود که با دست نور دانشمندان به آنها "گلخانه" می گفتند. این گازها شامل دی اکسید کربن، متان، اکسید نیتروژن و بخار آب هستند (شکل 13). امروزه کلروفلوئوروکربن های انسانی (CFC) به آنها اضافه شده است. بدون "پتو" گازی که زمین را در بر می گیرد، دمای سطح آن 30-40 درجه کمتر خواهد بود. وجود موجودات زنده در این مورد بسیار مشکل ساز خواهد بود.

گازهای گلخانه ای به طور موقت گرما را در جو ما به دام می اندازند و چیزی را ایجاد می کنند که اثر گلخانه ای نامیده می شود. در نتیجه فعالیت های انسان زایی انسان، برخی از گازهای گلخانه ای سهم خود را در تعادل کلی جو افزایش می دهند. این در درجه اول در مورد دی اکسید کربن صدق می کند، که محتوای آن از دهه به دهه به طور پیوسته در حال افزایش است. دی اکسید کربن 50٪ از اثر گلخانه ای را ایجاد می کند، CFC ها 15-20٪ و متان 18٪ را تشکیل می دهند.

برنج. 13. سهم گازهای انسان زا در جو با اثر گلخانه ای نیتروژن 6 درصد است.

در نیمه اول قرن بیستم. میزان دی اکسید کربن موجود در جو 0.03 درصد برآورد شد. در سال 1956، به عنوان بخشی از اولین سال بین المللی ژئوفیزیک، دانشمندان مطالعات خاصی را انجام دادند. رقم داده شده مشخص شد و به 0.028 درصد رسید. در سال 1985 دوباره اندازه گیری ها انجام شد و مشخص شد که میزان دی اکسید کربن موجود در جو به 0.034 درصد افزایش یافته است. بنابراین، افزایش محتوای دی اکسید کربن در جو یک واقعیت ثابت شده است.

در طول 200 سال گذشته، در نتیجه فعالیت های انسانیمحتوای مونوکسید کربن در جو 25٪ افزایش یافته است. این امر از یک سو به دلیل سوزاندن شدید سوخت های فسیلی: گاز، نفت، شیل، زغال سنگ و غیره و از سوی دیگر به دلیل کاهش سالانه مناطق جنگلی است که جذب کننده اصلی دی اکسید کربن هستند. علاوه بر این، توسعه چنین صنایعی کشاورزیاز آنجایی که برنج کاری و دامداری و همچنین افزایش مناطق دفن زباله شهری منجر به افزایش انتشار متان، اکسید نیتروژن و برخی گازهای دیگر می شود.

دومین گاز مهم گلخانه ای متان است. محتوای آن در جو سالانه 1٪ افزایش می یابد. مهم ترین تامین کنندگان متان محل های دفن زباله بزرگ هستند گاو، مزارع برنج. ذخایر گاز در محل های دفن زباله کلان شهرهارا می توان به عنوان میدان های گازی کوچک در نظر گرفت. در مورد مزارع برنج، مشخص شد که با وجود خروجی زیاد متان، مقدار نسبتا کمی از آن وارد جو می شود، زیرا بیشتر آن توسط باکتری های مرتبط با سیستم ریشه برنج تجزیه می شود. بنابراین، اکوسیستم های کشاورزی برنج به طور کلی تأثیر متوسطی بر انتشار متان دارند.

امروزه دیگر تردیدی وجود ندارد که گرایش به سمت استفاده از سوخت‌های فسیلی عمدتاً به ناگزیر به تغییرات آب و هوایی فاجعه‌بار جهانی منجر می‌شود. با نرخ فعلی استفاده از زغال سنگ و نفت، افزایش استفاده از زغال سنگ و نفت طی 50 سال آینده پیش بینی می شود. میانگین دمای سالانهدر این سیاره از 1.5 درجه سانتیگراد (نزدیک خط استوا) تا 5 درجه سانتیگراد (در عرضهای جغرافیایی بالا) متغیر است.

افزایش دما در نتیجه اثر گلخانه ای بی سابقه زیست محیطی، اقتصادی و پیامدهای اجتماعی. سطح آب در اقیانوس ها به دلیل آب دریا و ذوب شدن می تواند 1-2 متر افزایش یابد یخ قطبی. (به دلیل اثر گلخانه ای، سطح اقیانوس جهانی در قرن بیستم قبلاً 10-20 سانتی متر افزایش یافته است.) مشخص شده است که افزایش سطح دریا به میزان 1 میلی متر منجر به عقب نشینی خط ساحلی به میزان 1.5 متر می شود. .

اگر سطح دریا حدود 1 متر افزایش یابد (و این بدترین سناریو است)، تا سال 2100 حدود 1٪ از خاک مصر، 6٪ از قلمرو هلند، 17.5٪ از خاک بنگلادش و 80٪ خواهد بود. درصد از جزیره مرجانی ماجورو، که بخشی از جزایر مارشال است، زیر آب خواهد بود - جزایر ماهیگیری. این آغاز یک تراژدی برای 46 میلیون نفر خواهد بود. بر اساس بدبینانه ترین پیش بینی ها، افزایش سطح آب دریاها در قرن بیست و یکم. ممکن است منجر به ناپدید شدن کشورهایی مانند هلند، پاکستان و اسرائیل از نقشه جهان، سیل بیشتر ژاپن و برخی از کشورهای جزیره ای دیگر شود. سن پترزبورگ، نیویورک و واشنگتن ممکن است زیر آب بروند. در حالی که برخی از مناطق خشکی در معرض خطر غرق شدن در قعر دریا هستند، برخی دیگر از خشکسالی شدید رنج خواهند برد. ناپدید شدن آزوف را تهدید می کند دریای آرالو بسیاری از رودخانه ها مساحت بیابان ها افزایش خواهد یافت.

گروهی از اقلیم شناسان سوئدی دریافتند که از سال 1978 تا 1995، مساحت یخ های شناور در اقیانوس منجمد شمالی تقریباً 610 هزار کیلومتر مربع کاهش یافته است. 5.7 درصد در همان زمان مشخص شد که از طریق تنگه فرام که مجمع الجزایر سوالبارد (اسپیتسبرگن) را از گرینلند جدا می کند، هر سال سرعت متوسطبا سرعت حدود 15 سانتی متر بر ثانیه، تا 2600 کیلومتر مکعب یخ شناور به اقیانوس اطلس باز منتقل می شود (که تقریباً 15 تا 20 برابر بیشتر از جریان رودخانه ای مانند کنگو است).

در ژوئیه 2002، از ایالت جزیره ای کوچک تووالو، واقع در 9 جزیره مرجانی در قسمت جنوبی اقیانوس آرام(26 کیلومتر 2، 11.5 هزار نفر جمعیت)، تماس برای کمک وجود دارد. تووالو به آرامی اما مطمئناً زیر آب می رود - بیشترین ... نقطه اوجدر اوایل سال 2004، رسانه های الکترونیکی بیانیه ای را منتشر کردند مبنی بر اینکه انتظار می رود امواج جزر و مدی بالا مرتبط با ماه جدید می تواند به طور موقت سطح دریا را در این منطقه بیش از 3 متر افزایش دهد که ناشی از بالا آمدن دریا است. سطوح ناشی از گرم شدن کره زمین اگر این روند ادامه یابد، این حالت کوچک از روی زمین محو خواهد شد. دولت تووالو اقداماتی را برای اسکان مجدد شهروندان به ایالت همسایه نیوئه انجام می دهد.

افزایش دما باعث کاهش رطوبت خاک در بسیاری از مناطق زمین می شود. خشکسالی و طوفان عادی خواهد شد. پوشش یخی قطب شمال 15 درصد کاهش می یابد. در قرن آینده در نیمکره شمالی، پوشش یخی رودخانه ها و دریاچه ها 2 هفته کمتر از قرن بیستم دوام خواهد داشت. یخ در کوه ها آب می شود آمریکای جنوبی، آفریقا، چین و تبت.

گرم شدن کره زمین بر وضعیت جنگل های کره زمین نیز تاثیر خواهد گذاشت. پوشش گیاهی جنگل، همانطور که مشخص است، می تواند در محدوده های بسیار باریک دما و رطوبت وجود داشته باشد. بیشتر آن ممکن است بمیرد، دشوار است سیستم اکولوژیکیدر مرحله تخریب خواهد بود و این کاهش فاجعه بار در تنوع ژنتیکی گیاهان را به دنبال خواهد داشت. در نتیجه گرم شدن کره زمین در نیمه دوم قرن بیست و یکم. از یک چهارم تا نیمی از گونه های گیاهی و جانوری زمین ممکن است ناپدید شوند. حتی در حداکثر شرایط مساعدتا اواسط قرن، تقریباً 10 درصد از گونه های جانوری و گیاهی خشکی در معرض خطر انقراض فوری قرار خواهند گرفت.

تحقیقات نشان داده است که برای جلوگیری از یک فاجعه جهانی، لازم است انتشار کربن در جو به 2 میلیارد تن در سال (یک سوم حجم فعلی) کاهش یابد. با در نظر گرفتن رشد طبیعی جمعیت، تا سال 2030-2050. سرانه نباید بیش از 1/8 مقدار کربن موجود در سرانه در اروپا را منتشر کند.

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

البته شرایط آب و هوایی 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 کردند زغال سنگنفت و گاز و سوزاندن آنها در مقادیر روزافزون. 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 و بخش قابل توجهی از منطقه ولگا و سیبری غربی غرق می شود. 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 شدید تغییرات آب و هواییمی 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 در مورد این هشدار هشدار داده اند انقراض دسته جمعیزنبورها و دلیل اصلی این انقراض دقیقا 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. امروزه وقتی مردم این منابع طبیعی را مصرف می کنند، 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 حین استخراج وارد جو می شود. گاز طبیعی، دامداری نیز کمک می کند. 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 شرایط شدید در زهره نزدیکتر بودن آن به خورشید نیست، بلکه 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، واقعیت این است که واقعاً اتفاق افتاده است با سن کم سطح زهره و همچنین غیرعادی بودن آن تأیید می شود. نگرش بالادوتریوم به هیدروژن در جو زهره که صدها برابر بیشتر از زمین است.

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.

در دهه گذشته، عبارت «اثر گلخانه‌ای» عملاً هرگز از صفحه‌های تلویزیون و صفحات روزنامه‌ها خارج نشده است. برنامه های درسی در چندین رشته به طور همزمان مطالعه کامل آن را فراهم می کند و تقریباً همیشه اهمیت منفی آن برای آب و هوای سیاره ما نشان داده شده است. با این حال، این پدیده در واقع بسیار بیشتر از آن چیزی است که به افراد عادی ارائه می شود.

بدون اثر گلخانه‌ای، حیات در سیاره ما مورد تردید قرار می‌گرفت

می توانیم با این واقعیت شروع کنیم که اثر گلخانه ای در طول تاریخ سیاره ما وجود داشته است. این پدیده برای اجرام آسمانی که مانند زمین دارای جوی پایدار هستند، به سادگی اجتناب ناپذیر است. برای مثال، بدون آن، اقیانوس جهانی مدت‌ها پیش یخ زده بود و اشکال بالاتری از حیات به هیچ وجه ظاهر نمی‌شد. دانشمندان مدت‌هاست که از نظر علمی ثابت کرده‌اند که اگر دی اکسید کربن در جو ما وجود نداشته باشد، وجود آن جزء ضروری فرآیند اثر گلخانه‌ای است، دمای سیاره در محدوده -20 0 درجه سانتیگراد در نوسان است، بنابراین وجود خواهد داشت. اصلاً صحبتی از ظهور زندگی نیست.

علل و ماهیت اثر گلخانه ای

در پاسخ به این سوال: "اثر گلخانه ای چیست؟"، ابتدا باید توجه داشت که این پدیده فیزیکی به قیاس با فرآیندهایی که در گلخانه باغداران رخ می دهد نام خود را دریافت کرده است. در داخل آن، صرف نظر از زمان سال، همیشه چندین درجه گرمتر از فضای اطراف است. مسئله این است که گیاهان نور خورشید قابل مشاهده را جذب می کنند، که کاملا آزادانه از شیشه، پلی اتیلن و به طور کلی تقریباً از هر مانعی عبور می کند. پس از این، خود گیاهان نیز شروع به انتشار انرژی می کنند، اما در محدوده مادون قرمز، که پرتوهای آن دیگر نمی توانند آزادانه بر همان شیشه غلبه کنند، بنابراین یک اثر گلخانه ای رخ می دهد. بنابراین، دلایل این پدیده دقیقاً در عدم تعادل بین طیف مرئی نهفته است اشعه های خورشیدو آن تشعشعاتی که به محیط خارجیگیاهان و سایر موارد

اساس فیزیکی اثر گلخانه ای

در مورد سیاره ما به عنوان یک کل، اثر گلخانه ای در اینجا به دلیل وجود یک جو پایدار بوجود می آید. زمین برای حفظ تعادل دمایی خود باید به اندازه ای که از خورشید دریافت می کند، انرژی بدهد. اما وجود دی اکسید کربن و آب در جو که پرتوهای مادون قرمز را جذب می کند و در نتیجه نقش شیشه را در گلخانه ایفا می کند، باعث تشکیل گازهای گلخانه ای به اصطلاح می شود که برخی از آنها به زمین بازمی گردند. این گازها یک "اثر پتویی" ایجاد می کنند که باعث افزایش دما در سطح سیاره می شود.

اثر گلخانه ای در زهره

از مطالب فوق می توان نتیجه گرفت که اثر گلخانه ای نه تنها برای زمین، بلکه برای تمام سیارات و سایر اجرام آسمانی با جو پایدار مشخص است. در واقع، تحقیقات انجام شده توسط دانشمندان نشان داده است که به عنوان مثال، در نزدیکی سطح زهره، این پدیده بسیار بارزتر است، که اول از همه به این دلیل است که پوسته هوای آن تقریباً صد درصد از دی اکسید کربن تشکیل شده است.

گازهای گلخانه ای

گازهای گلخانه ای گازهایی هستند که تصور می شود باعث اثر گلخانه ای جهانی می شوند.

گازهای گلخانه ای اصلی، به ترتیب تأثیر تخمینی آنها بر تعادل حرارتی زمین، بخار آب، دی اکسید کربن، متان، ازن، هالوکربن ها و اکسید نیتروژن هستند.

بخار آب

بخار آب اصلی ترین گاز گلخانه ای طبیعی است که بیش از 60 درصد از این اثر را بر عهده دارد. تأثیر مستقیم انسانی بر این منبع ناچیز است. در عین حال، افزایش دمای زمین ناشی از عوامل دیگر باعث افزایش تبخیر و غلظت کل بخار آب در جو در رطوبت نسبی تقریبا ثابت می شود که به نوبه خود باعث افزایش اثر گلخانه ای می شود. بنابراین، برخی از بازخوردهای مثبت رخ می دهد.

متان

فوران عظیم متان انباشته شده در زیر بستر دریا در 55 میلیون سال پیش، زمین را 7 درجه سانتیگراد گرم کرد.

همین اتفاق می تواند در حال حاضر رخ دهد - این فرض توسط محققان ناسا تأیید شد. آنها با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری اقلیم های باستانی سعی کردند نقش متان را در تغییرات آب و هوایی بهتر درک کنند. امروزه بیشتر تحقیقات در مورد اثر گلخانه ای بر نقش دی اکسید کربن در این اثر متمرکز است، اگرچه پتانسیل متان برای حفظ گرما در جو 20 برابر بیشتر از توانایی دی اکسید کربن است.

انواع لوازم خانگی گازسوز به افزایش محتوای متان در جو کمک می کنند.

در طول 200 سال گذشته، متان در جو به دلیل تجزیه مواد آلی در باتلاق‌ها و زمین‌های پست مرطوب و همچنین نشت از اجسام دست‌ساز مانند خطوط لوله گاز، معادن زغال‌سنگ، افزایش آبیاری و خروج گاز از اتمسفر بیش از دو برابر شده است. دام اما منبع دیگری از متان وجود دارد - مواد آلی در حال پوسیدگی در رسوبات اقیانوسی که در زیر بستر دریا یخ زده نگهداری می شوند.

معمولا دمای پایینو فشار بالا متان را در زیر اقیانوس پایدار نگه می دارد، اما همیشه اینطور نبود. در دوره‌های گرم شدن کره زمین، مانند حداکثر حرارتی پالئوسن اواخر که 55 میلیون سال پیش رخ داد و 100 هزار سال به طول انجامید، حرکت صفحات لیتوسفر، به ویژه شبه قاره هند، منجر به کاهش فشار بر روی زمین شد. بستر دریاو می تواند باعث آزاد شدن زیاد متان شود. با شروع گرم شدن جو و اقیانوس، انتشار متان می تواند افزایش یابد. برخی از دانشمندان بر این باورند که گرمایش جهانی کنونی می تواند به همان سناریو منجر شود - اگر اقیانوس به میزان قابل توجهی گرم شود.

هنگامی که متان وارد جو می شود، با مولکول های اکسیژن و هیدروژن واکنش داده و دی اکسید کربن و بخار آب ایجاد می کند که هر کدام می توانند باعث ایجاد اثر گلخانه ای شوند. طبق پیش‌بینی‌های قبلی، تمام متان منتشر شده در حدود 10 سال آینده به دی اکسید کربن و آب تبدیل می‌شود. اگر این درست باشد، افزایش غلظت دی اکسید کربن عامل اصلی گرم شدن سیاره خواهد بود. با این حال، تلاش برای تأیید استدلال با ارجاع به گذشته ناموفق بود - هیچ اثری از افزایش غلظت دی اکسید کربن در 55 میلیون سال پیش یافت نشد.

مدل‌های مورد استفاده در مطالعه جدید نشان دادند که وقتی سطح متان در جو به شدت افزایش می‌یابد، محتوای اکسیژن و هیدروژن در واکنش با متان در آن کاهش می‌یابد (تا زمانی که واکنش متوقف شود) و متان باقی‌مانده برای صدها بار در هوا باقی می‌ماند. سال ها، خود عاملی برای گرم شدن کره زمین است. و این صدها سال برای گرم شدن جو، ذوب شدن یخ های اقیانوس ها و تغییر کل سیستم آب و هوایی کافی است.

منابع اصلی انسانی متان تخمیر گوارشی در دام، کشت برنج و سوزاندن زیست توده (از جمله جنگل زدایی) است. مطالعات اخیر نشان داده است که افزایش سریع غلظت متان اتمسفر در هزاره اول پس از میلاد (احتمالاً در نتیجه گسترش تولیدات کشاورزی و دامداری و سوزاندن جنگل) رخ داده است. بین سال‌های 1000 تا 1700، غلظت متان 40 درصد کاهش یافت، اما در قرن‌های اخیر دوباره شروع به افزایش کرد (احتمالاً در نتیجه گسترش زمین‌های زراعی و مراتع و سوزاندن جنگل‌ها، استفاده از چوب برای گرم کردن، افزایش تعداد دام‌ها، فاضلاب. و کشت برنج). بخشی از کمک به تامین متان ناشی از نشت در حین توسعه ذخایر زغال سنگ و گاز طبیعی و همچنین انتشار متان به عنوان بخشی از بیوگاز تولید شده در سایت های دفع زباله است.

دی اکسید کربن

منابع دی اکسید کربن در جو زمین، انتشارات آتشفشانی، فعالیت حیاتی موجودات و فعالیت های انسانی است. منابع انسانی شامل احتراق سوخت های فسیلی، سوزاندن زیست توده (از جمله جنگل زدایی) و برخی فرآیندهای صنعتی (به عنوان مثال، تولید سیمان) است. مصرف کنندگان اصلی دی اکسید کربن گیاهان هستند. به طور معمول، بیوسنوز تقریباً همان مقدار دی اکسید کربن را جذب می کند که تولید می کند (از جمله از طریق تجزیه زیست توده).

تاثیر دی اکسید کربن بر شدت اثر گلخانه ای.

هنوز چیزهای زیادی باید در مورد چرخه کربن و نقش اقیانوس های جهان به عنوان یک مخزن وسیع دی اکسید کربن آموخته شود. همانطور که در بالا ذکر شد، بشریت هر ساله 7 میلیارد تن کربن به شکل CO 2 به 750 میلیارد تن موجود اضافه می کند. اما تنها حدود نیمی از انتشار گازهای گلخانه ای ما - 3 میلیارد تن - در هوا باقی می ماند. این را می توان با این واقعیت توضیح داد که بیشتر CO 2 توسط زمینی و گیاهان دریایی، در سنگ های رسوبی دریایی مدفون شده، جذب می شود آب دریایا در غیر این صورت جذب می شود. از این بخش بزرگ CO2 (حدود 4 میلیارد تن)، اقیانوس ها سالانه حدود دو میلیارد تن دی اکسید کربن اتمسفر را جذب می کنند.

همه اینها تعداد سؤالات بی پاسخ را افزایش می دهد: دقیقاً چگونه؟ آب دریابا هوای اتمسفر تعامل می کند و CO2 را جذب می کند؟ دریاها چقدر کربن بیشتری می توانند جذب کنند و چه سطحی از گرمایش جهانی ممکن است بر ظرفیت آنها تأثیر بگذارد؟ ظرفیت اقیانوس ها برای جذب و ذخیره گرمای به دام افتاده در اثر تغییرات آب و هوایی چقدر است؟

نقش ابرها و ذرات معلق در جریان هوا به نام ذرات معلق در هوا هنگام ساخت یک مدل آب و هوایی آسان نیست. ابرها بر سطح زمین سایه می اندازند و منجر به خنک شدن می شوند، اما بسته به ارتفاع، چگالی و سایر شرایط، می توانند گرمای منعکس شده از سطح زمین را نیز به دام بیندازند و شدت اثر گلخانه ای را افزایش دهند. تأثیر ذرات معلق در هوا نیز جالب است. برخی از آنها بخار آب را تغییر می دهند و آن را به قطرات کوچکی تبدیل می کنند که ابرها را تشکیل می دهند. این ابرها بسیار متراکم هستند و برای هفته ها سطح زمین را پنهان می کنند. یعنی جلوی نور خورشید را می گیرند تا زمانی که با بارندگی سقوط کنند.

اثر ترکیبی می تواند بسیار زیاد باشد: فوران سال 1991 کوه پیناتوبا در فیلیپین، حجم عظیمی از سولفات ها را در استراتوسفر آزاد کرد و باعث کاهش دما در سراسر جهان شد که دو سال طول کشید.

بنابراین، آلودگی خود ما، که عمدتاً ناشی از سوزاندن زغال سنگ و نفت های حاوی گوگرد است، ممکن است به طور موقت اثرات گرمایش جهانی را خنثی کند. کارشناسان تخمین می زنند که ذرات معلق در هوا میزان گرم شدن را تا 20 درصد در طول قرن بیستم کاهش دادند. به طور کلی، دما از دهه 1940 افزایش یافته است، اما از سال 1970 کاهش یافته است. اثر آئروسل ممکن است به توضیح سرمایش غیرعادی در اواسط قرن گذشته کمک کند.

در سال 2006، انتشار دی اکسید کربن در جو به 24 میلیارد تن رسید. گروه بسیار فعالی از محققان مخالف این ایده هستند که فعالیت های انسانی یکی از علل گرمایش جهانی است. به نظر او، نکته اصلی فرآیندهای طبیعی تغییرات آب و هوایی و افزایش فعالیت خورشیدی است. اما به گفته کلاوس هاسلمان، رئیس مرکز اقلیم شناسی آلمان در هامبورگ، تنها 5 درصد قابل توضیح است. دلایل طبیعیو 95 درصد باقیمانده یک عامل تکنولوژیک ناشی از فعالیت های انسانی است.

برخی از دانشمندان نیز افزایش CO 2 را با افزایش دما مرتبط نمی دانند. بدبینان می گویند که اگر افزایش دما به دلیل افزایش انتشار CO 2 باشد، دما باید در طول رونق اقتصادی پس از جنگ، زمانی که سوخت های فسیلی در مقادیر زیادی سوزانده می شد، افزایش یافته باشد. با این حال، جری مالمن، مدیر آزمایشگاه دینامیک سیالات ژئوفیزیکی، محاسبه کرد که افزایش استفاده از زغال سنگ و روغن به سرعت باعث افزایش محتوای گوگرد در اتمسفر می شود و باعث خنک شدن می شود. پس از سال 1970، اثر حرارتی طولانی چرخه زندگی CO 2 و متان ذرات معلق در هوا که به سرعت در حال پوسیدگی هستند را سرکوب کردند و باعث افزایش دما شدند. بنابراین، می توان نتیجه گرفت که تأثیر دی اکسید کربن بر شدت اثر گلخانه ای بسیار زیاد و غیرقابل انکار است.

با این حال، افزایش اثر گلخانه ای ممکن است فاجعه بار نباشد. در واقع، دمای بالا در جایی که بسیار نادر است ممکن است مورد استقبال قرار گیرد. از سال 1900، بیشترین گرمایش بین 40 تا 70 درجه عرض شمالی مشاهده شده است، از جمله روسیه، اروپا، و بخش شمالی ایالات متحده، جایی که انتشارات صنعتی گازهای گلخانه‌ای زودتر شروع شد. بیشتر گرم شدن هوا در شب اتفاق می افتد، عمدتاً به دلیل افزایش پوشش ابر که گرمای خروجی را به دام می اندازد. در نتیجه فصل کاشت یک هفته تمدید شد.

علاوه بر این، اثر گلخانه ای ممکن است خبر خوبی برای برخی کشاورزان باشد. غلظت بالای CO 2 می تواند تأثیر مثبتی بر گیاهان داشته باشد زیرا گیاهان در طول فتوسنتز از دی اکسید کربن استفاده می کنند و آن را به بافت زنده تبدیل می کنند. بنابراین، گیاهان بیشتر به معنای جذب بیشتر CO 2 از جو است و گرمایش جهانی را کاهش می دهد.

این پدیده توسط متخصصان آمریکایی مورد مطالعه قرار گرفت. آنها تصمیم گرفتند مدلی از جهان با دو برابر میزان CO 2 موجود در هوا ایجاد کنند. برای این کار از جنگل کاج چهارده ساله در شمال کالیفرنیا استفاده کردند. گاز از طریق لوله های نصب شده در میان درختان پمپاژ شد. فتوسنتز 50-60٪ افزایش یافته است. اما اثر به زودی برعکس شد. درختان خفه کننده نتوانستند با چنین حجمی از دی اکسید کربن کنار بیایند. مزیت در فرآیند فتوسنتز از بین رفت. این مثال دیگری از این است که چگونه دستکاری انسان منجر به نتایج غیرمنتظره می شود.

اما این جنبه های مثبت کوچک اثر گلخانه ای را نمی توان با جنبه های منفی آن مقایسه کرد. حداقل تجربه با جنگل کاج، که در آن حجم CO 2 دو برابر شده است و تا پایان این قرن غلظت CO 2 چهار برابر می شود. می توان تصور کرد که عواقب آن چقدر می تواند برای گیاهان فاجعه بار باشد. و این به نوبه خود باعث افزایش حجم CO 2 می شود، زیرا هر چه تعداد گیاهان کمتر باشد، غلظت CO 2 بیشتر می شود.

پیامدهای اثر گلخانه ای

اقلیم گازهای گلخانه ای

با افزایش دما، تبخیر آب از اقیانوس ها، دریاچه ها، رودخانه ها و غیره افزایش می یابد. از آنجایی که هوای گرم‌تر می‌تواند بخار آب بیشتری را در خود نگه دارد، این یک اثر بازخورد قدرتمند ایجاد می‌کند: هرچه گرم‌تر شود، محتوای بخار آب در هوا بیشتر می‌شود، که به نوبه خود اثر گلخانه‌ای را افزایش می‌دهد.

فعالیت انسان تأثیر کمی بر میزان بخار آب موجود در جو دارد. اما ما گازهای گلخانه ای دیگری منتشر می کنیم که باعث می شود اثر گلخانه ای بیشتر و بیشتر شود. دانشمندان بر این باورند که افزایش انتشار CO 2، عمدتاً از سوختن سوخت های فسیلی، حداقل حدود 60 درصد از گرم شدن زمین از سال 1850 را توضیح می دهد. غلظت دی اکسید کربن در جو حدود 0.3 درصد در سال افزایش می یابد و در حال حاضر حدود 30 درصد بیشتر از قبل از انقلاب صنعتی است. اگر این را به صورت مطلق بیان کنیم، هر سال بشریت تقریباً 7 میلیارد تن اضافه می کند. علیرغم این واقعیت که این بخش کوچکی در رابطه با مقدار کل دی اکسید کربن در جو است - 750 میلیارد تن، و حتی در مقایسه با مقدار CO 2 موجود در اقیانوس جهانی - تقریباً 35 تریلیون تن، بسیار کم است. قابل توجه. دلیل: فرآیندهای طبیعی در تعادل هستند، چنین حجمی از CO 2 وارد جو می شود که از آنجا خارج می شود. آ فعالیت انسانیفقط CO2 اضافه می کند.