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最も恐ろしい温室効果。温室効果の発生、原因と結果。地球規模の気候変動の理論的シナリオ

現代文明は自然に大きな影響を与えています。原則として、否定的です。沼地の排水と大気中への大量の有害物質の絶え間ない放出 - これは人類の「美徳」の完全なリストではありません。多くの人は、温室効果もこのカテゴリーに属すると信じています。これは本当ですか？

歴史的参照

ところで、温室効果の作者（つまりこの現象を発見した人）は誰なのでしょうか？このプロセスを最初に説明し、環境への影響について話したのは誰ですか? 同様のアイデアは 1827 年にも登場しました。による科学論文ジョセフ・フーリエでした。彼は著書の中で、地球上の気候形成のメカニズムについて説明しました。

当時のこの研究で異例だったのは、フーリエが地球のさまざまなゾーンの気温と気候の特徴を考慮したことです。これは温室効果の著者であり、ソシュールの経験を最初に説明できた人物です。

ソシュールの実験

彼の結論を検証するために、科学者はド・ソシュール氏の実験を使用しました。この実験では、容器の内側が煤で覆われ、口がガラスで閉じられているものを使用しました。ド・ソシュールは、瓶の内側と外側の温度を常に測定する実験を行いました。もちろん、内部容積は常に正確に増加しました。フーリエはこの現象を最初に説明した共同行動熱伝達の遮断と、異なる波長の光線に対する容器壁の異なる透過性の 2 つの要素を同時に実現します。

そのメカニズムは非常に単純で、加熱されると表面温度が上昇し、可視光が吸収され、熱が放出され始めます。この材料は可視光を完全に透過しますが、実際には熱を伝導しないため、後者は容器の内部容積に蓄積します。ご覧のとおり、温室効果のメカニズムは、学校で標準的な物理学のコースを学んだ人なら誰でも簡単に実証できます。この現象は非常に単純ですが、それが私たちの地球にどれほどの問題をもたらすことでしょう。

用語の由来

文献における最初の記述に関しては、ジョゼフ・フーリエが温室効果の著者であることを知っておく価値があります。しかし、この用語自体は誰が考え出したのでしょうか? 残念ながら、この質問に対する答えはおそらく決して得られないでしょう。で後の文学フーリエによって発見された現象は、現代の名前。今日、生態学者なら誰でも「温室効果」という言葉を知っています。

しかし、フーリエの主な発見は、地球の大気と普通のガラスの実際の正体を実証したことでした。簡単に言えば、私たちの惑星の大気は可視光線を完全に透過しますが、赤外線範囲ではあまり透過しません。地球は熱を蓄積しても、それをほとんど放出しません。これが温室効果の作者です。しかし、なぜこのような効果が起こるのでしょうか？

はい、その出現の原始的なメカニズムについて説明しましたが、現代科学通常の条件下では、赤外線は依然として惑星の大気を超えて自由に移動できることを証明することができました。それはどうですか自然のメカニズム「暖房シーズン」の調整が失敗していませんか？

原因

一般に、それらについては記事の冒頭で十分に詳細に説明しました。この現象の発生には、次の要因が考えられます。

化石燃料の継続的かつ過剰な燃焼。
地球の大気中に流入する産業用ガスの量は年々増加しています。
森林は絶えず伐採され、火災や土壌劣化によりその面積は縮小しています。
嫌気性発酵、海底からのメタンの放出。

温室効果を引き起こす主な「犯人」は次の 5 つのガスであることを知っておく必要があります。

二価の一酸化炭素、二酸化炭素とも呼ばれます。温室効果 50% は正確に彼の費用で提供されます。
塩素とフッ素の炭素化合物 (25%)。
(8%)。有毒ガスは、設備が不十分な化学および冶金産業からの典型的な廃棄物です。
地上オゾン (7%)。地球を過剰な紫外線から守るという重要な役割があるにもかかわらず、地表の熱を保持するのにも役立ちます。
メタンは約10％。

これらのガスはどこから大気中に入るのでしょうか? それらの効果は何ですか?

- 人々が化石燃料を燃やすときに大量に大気中に入るのはこの物質です。その過剰（自然を上回る）レベルの約 3 分の 1 は、人間が集中的に森林を破壊しているという事実によるものです。同じ機能は、肥沃な土地の砂漠化の絶えず加速するプロセスによっても実行されます。

これはすべて、二酸化炭素を効果的に吸収できる植生が減少することを意味し、さまざまな意味で温室効果を促進します。この現象の原因と結果は相互に関連しています。大気中に放出される二価一酸化炭素の量は毎年約 0.5% 増加し、これにより過剰な熱のさらなる蓄積と地球表面の植生の劣化プロセスの両方が刺激されます。。

- クロロフルオロカーボン。すでに述べたように、これらの化合物は温室効果の 25% をもたらします。この現象の原因と結果は、かなり長い間研究されてきました。大気中に現れるのは、鉱工業生産、特に古いもの。危険で有毒な冷媒にはこれらの物質が大量に含まれており、その漏洩を防ぐ対策が期待どおりの効果をもたらしていないことは明らかです。彼らの出現による影響はさらにひどいものになります。

第一に、それらは人間や動物にとって非常に有毒であり、植物にとって、フッ素や塩素化合物に近づくことはあまり有益ではありません。
第二に、これらの物質は温室効果の発現を大幅に加速する可能性があります。
第三に、地球を攻撃的な紫外線から守るものを破壊します。

- メタン。最も重要なガスの一つコンテンツの増加大気中では、「温室効果」という用語が暗示しています。過去 100 年の間に、地球の大気中のその体積が 2 倍になったことを知っておく必要があります。原則として、その大部分は完全に自然な供給源から得られます。

アジアで。
家畜複合施設。
大規模集落における生活排水を処理するシステム。
沼地の奥や埋め立て地で有機物が腐って分解するとき。

世界の海洋深層から大量のメタンが放出されているという証拠があります。おそらくこの現象は、メタンが主な代謝副産物である細菌の大きなコロニーの活動によって説明されるでしょう。

石油生産企業による温室効果の発展への「貢献」を特に強調する必要がある。石油生産企業による温室効果の発展への「貢献」は、かなりの量のこのガスが副産物として大気中に放出される。さらに、世界の海洋の表面で絶えず拡大する石油製品の膜も、メタンの排出を伴う有機物の分解促進に寄与しています。

- 一酸化窒素。これは、多くの化学生産プロセス中に大量に形成されます。危険なのは、温室効果メカニズムへの積極的な参加だけではありません。実際のところ、この物質は大気中の水と結合すると、本物の物質を形成します。硝酸たとえ低濃度であっても。人々の健康に極度に悪影響を与えるあらゆるものはここから来ます。

地球規模の気候変動の理論的シナリオ

それで、何ですか世界的な影響温室効果？科学者たちはまだ明確な結論には程遠いため、これについて確かなことを言うのは困難です。現在、いくつかのシナリオがあります。コンピューターモデルを開発するには、温室効果の進行を加速または減速する可能性があるさまざまな要因が考慮されます。このプロセスの触媒を見てみましょう。

人間の人為的活動による上記のガスの放出。
天然炭化水素の熱分解により CO 2 が放出されます。私たちの地球の地殻には、空気の5万倍もの二酸化炭素が含まれているということは興味深いことです。もちろん、私たちが話しているのは化学結合した一酸化炭素について。
温室効果の主な影響は、地球表面の水と空気の温度の上昇であるため、海や海洋の表面からの水分の蒸発が増加します。その結果、赤外線に対する大気の透過性はさらに悪化します。
海洋には約 140 兆トンの二酸化炭素が含まれており、水温の上昇に伴って二酸化炭素も集中的に大気中に放出され始め、温室効果プロセスのよりダイナミックな発展に貢献しています。
惑星の反射率の低下により、大気中の熱の蓄積が加速されます。土地の砂漠化もこれに寄与します。

温室効果の進行を遅らせる要因は何ですか?

主なものとして想定されるのは、暖流- メキシコ湾流は常に減速しています。長期的には、これにより気温が大幅に低下し、温室効果ガスの蓄積の影響が遅くなるでしょう。さらに、全体的な温暖化が進行するたびに、地球全体の雲の面積は約 0.5% 増加し、これが地球が宇宙から受け取る熱量の大幅な減少に貢献します。

注意してください: 温室効果の本質は、地表全体の温度を上昇させることです。もちろん、これに良いことは何もありませんが、多くの場合、上記の要因がこの現象の影響を軽減するのに役立ちます。原則として、これが多くの科学者がこのテーマ自体が次のように信じている理由です。地球温暖化地球の歴史を通じて定期的に発生した完全に自然な現象のカテゴリーに属します。

蒸発率が高くなると、年間降水量も多くなります。これにより、沼地が回復し、地球の大気中の過剰な二酸化炭素をリサイクルする役割を担う植物相の成長が促進されます。また、将来的には降水量の増加により、浅い熱帯海の面積が大幅に拡大すると予想されています。

そこに生息するサンゴは二酸化炭素を最も重要に利用しています。化学的に結合すると、骨格が構築されます。最後に、人類が森林破壊の速度を少なくとも少しでも減らすことができれば、同じ二酸化炭素が植物の繁殖に優れた刺激剤となるため、その地域はかなり早く回復するでしょう。それで、何ですか考えられる結果温室効果？

私たちの地球の将来の主なシナリオ

最初のケースでは、科学者は地球温暖化が非常にゆっくりと起こると想定しています。そして、この観点には多くの支持者がいます。彼らは、世界の海が巨大なエネルギーの蓄積体であると信じています。長い間余分な熱を吸収できるようになります。地球上の気候が実際に根本的に変化するまでには、数千年かかるかもしれません。

反対に、2番目の科学者グループは、壊滅的な変化の比較的急速なバージョンを主張しています。この温室効果の問題は現在非常に人気があり、ほぼすべての科学会議で議論されます。残念ながら、この理論には十分な証拠があります。過去 100 年間で、二酸化炭素の濃度は少なくとも 20 ～ 24% 増加し、大気中のメタンの量は 100% 増加したと考えられています。最も悲観的なバージョンでは、今世紀末までに地球の気温は記録的な 6.4℃上昇する可能性があると考えられています。

したがって、この場合、地球の大気中の温室効果は、沿岸地域のすべての住民に致命的な問題を引き起こすだけです。

海面の急激な上昇

実際、このような温度異常は、世界の海洋の水位の非常に急激でほとんど予測不可能な上昇を伴います。つまり、1995 年から 2005 年までです。この数字は4センチメートルでしたが、科学者たちは互いに競い合い、数センチメートルを超える増加を期待すべきではないと宣言しました。すべてが同じペースで続けば、21世紀末までに世界の海洋の水位は現在の標準より少なくとも88〜100センチメートル高くなるでしょう。一方、地球上の約 1 億人は、ちょうど海抜 87 ～ 88 cm の場所に住んでいます。

惑星表面の反射率の低下

私たちが温室効果とは何かについて書いたとき、その記事は、温室効果が地球表面の反射率のさらなる低下を刺激し、森林伐採と砂漠化によって促進されると繰り返し述べました。

多くの科学者は、極地の氷冠が地球全体の温度を少なくとも 2 度下げる可能性があり、極地の水面を覆う氷が大気中への二酸化炭素とメタンの放出を大幅に抑制すると証言しています。さらに、極地の氷床の地域では水蒸気がまったく存在しないため、地球規模の温室効果が著しく促進されます。

これらすべてが地球規模の水循環に影響を及ぼし、巨大な破壊力を持つ竜巻、ハリケーン、竜巻の頻度が数倍に増加し、海岸から非常に離れた地域でさえ人々が住むことが事実上不可能になるでしょう。。残念ながら、水の再分配は逆の現象も引き起こします。現在、世界の 10% で干ばつが問題となっており、将来的にはそのような地域の数が 35 ～ 40% に増加する可能性があります。これは人類にとって悲しい見通しです。

我が国にとって、この場合の予測ははるかに有利です。気候学者らは、ロシア領土の大部分は通常の農業に非常に適しており、気候はさらに穏やかになるだろうと考えている。もちろん、沿岸地域のほとんど（そして多くの地域があります）は単純に浸水するでしょう。

3 番目のシナリオは次のことを前提としています。短い期間気温の上昇は地球規模の寒冷化に取って代わられるでしょう。メキシコ湾流の減速とその影響についてはすでに述べました。この暖流が完全に止まることを想像してみてください...もちろん、映画「デイ・アフター・トゥモロー」で描かれているような出来事は起こりませんが、地球は間違いなくさらに寒くなるでしょう。ただし、長くは続きません。

数学者の中には、地球上の温室効果によって、20～30年間はヨーロッパの気候がわが国よりも暖かくならないという理論（もちろんモデル化されたもの）を支持している人もいます。彼らはまた、この後も温暖化が続くと想定しており、そのシナリオは 2 番目のオプションで説明されています。

結論

いずれにせよ、科学者の予測にはあまり良い結果はありません。私たちは、この地球が私たちが想像しているよりも複雑で完璧なメカニズムであることを願うばかりです。おそらくそのような悲しい結果は避けられるでしょう。

温室効果のメカニズムは次のとおりです。地球に届く太陽光線は、土壌表面、植生、水面などに吸収され、表面が加熱されると放出されます。熱エネルギー再び大気中に放出されますが、長波放射の形で放出されます。

大気ガス（酸素、窒素、アルゴン）は地表からの熱放射を吸収せず、散乱します。しかし、化石燃料などの燃焼の結果、生産工程大気中には、二酸化炭素、一酸化炭素、さまざまな炭化水素（メタン、エタン、プロパンなど）が蓄積されますが、これらは散逸せず、地表からの熱放射を吸収します。このようにして生じる画面は、温室効果、つまり地球温暖化の出現につながります。

温室効果に加えて、これらのガスの存在は、いわゆる 光化学スモッグ。同時に、光化学反応の結果、炭化水素はアルデヒドやケトンなどの非常に有毒な生成物を形成します。

地球温暖化最も重大な結果の 1 つです人為的汚染生物圏。それは、気候変動と生物相の両方、つまり生態系における生産プロセス、植物形成の境界の変化、作物収量の変化に現れます。特に大きな変化は高緯度および中緯度に影響を与える可能性があります。予報によれば、ここが最も気温の上昇が顕著な場所だそうです。これらの地域の性質は特にさまざまな影響を受けやすく、回復が非常に遅いです。

温暖化の結果、タイガゾーンは約100〜200キロ北に移動します。温暖化（氷や氷河の融解）による海面上昇は最大0.2メートルに達する可能性があり、特にシベリアの大きな河川の河口の洪水につながる可能性がある。

1996年にローマで開催された気候変動防止条約参加国の定例会議では、この問題を解決するために協調した国際行動の必要性が改めて確認されました。この条約に従って、先進工業国と経済移行国は温室効果ガスの生産の安定化に取り組んできました。欧州連合に属する国々は、国家プログラム 2005 年までに二酸化炭素排出量を 20% 削減するという規定。

1997年に京都（日本）協定が締結され、先進国は2000年までに温室効果ガス排出量を1990年レベルで安定させることを約束した。

しかし、その後、温室効果ガスの排出量はさらに増加しました。これは、2001 年の米国の京都協定からの離脱によって促進されました。したがって、この協定の発効に必要な割り当てが違反されたため、この協定の履行は危険にさらされました。

ロシアでは、全般的な生産減少により、2000年の温室効果ガス排出量が1990年比で80％となったため、2004年に京都協定を批准し法的地位を与えられました。現在（2012年）、この協定は発効しており、他の国（オーストラリアなど）も参加しているが、依然として京都協定の決定は履行されていない。しかし、京都合意履行に向けた闘いは続いている。

地球温暖化と闘う最も有名な戦士の一人は、元米国副大統領です A・ゴア。 2000年の大統領選挙で敗北した後は、地球温暖化との戦いに専念した。「手遅れになる前に世界を救ってください！」 - これが彼のスローガンです。彼は一連のスライドを携えて世界中を旅し、地球温暖化の科学的、政治的側面と、人間活動による二酸化炭素排出量の増加が抑制されなければ近い将来起こり得る深刻な影響について説明した。

A. ゴアは有名な本を書きました « 不都合な真実。地球温暖化、地球規模の大惨事を止める方法。」その中で、彼は確信と正義を持って次のように書いています。そして、この脅威に打ち勝つためには、まずその存在の事実を認識する必要があります。なぜ私たちの指導者たちは危険についてのこれほど大声での警告を聞いていないように見えるのでしょうか？彼らが真実に抵抗するのは、告白した瞬間に行動するという道徳的義務に直面するからです。単に危険警告を無視した方が都合が良いのでしょうか? おそらくですが、不都合な真実は気づかれないだけでは消えません。」

2006 年にこの本でアメリカ文学賞を受賞しました。本から作成ドキュメンタリー « 不都合な真実" A・ゴアと一緒に主役。この映画は 2007 年にオスカー賞を受賞し、「誰もがこれを知っておくべき」カテゴリーに含まれていました。同年、A. ゴア氏（IPCC 専門家グループとともに）が受賞ノーベル賞環境保護と気候変動研究への取り組みで世界的に評価されています。

現在、A. ゴアは、世界気象機関 (WMO) と国連気候変動計画によって設立された気候変動に関する政府間パネル (IPCC) のフリーランスコンサルタントとして、地球温暖化との闘いも積極的に続けています。環境(UNEP)。

地球温暖化と温室効果

1827 年にフランスの物理学者 J. フーリエは、地球の大気は温室のガラスの役割を果たしている、つまり空気は太陽熱を通過させますが、蒸発させて宇宙に戻すことはできないと示唆しました。そして彼は正しかった。この効果は、水蒸気や二酸化炭素などの特定の大気ガスのおかげで実現されます。それらは、太陽から放射される可視光線と「近」赤外線を透過しますが、地表が太陽光線によって加熱されるときに形成され、周波数が低い「遠」赤外線を吸収します（図12）。

1909 年、スウェーデンの化学者 S. アレニウスは、空気の表層の温度調節剤としての二酸化炭素の大きな役割を初めて強調しました。二酸化炭素は太陽光線を地表に自由に伝えますが、地球の熱放射の大部分を吸収します。これは、地球の寒冷化を防ぐ巨大なスクリーンのようなものです。

地球表面の温度は着実に上昇しており、20 世紀にわたって上昇しています。 0.6℃上昇。 1969年には13.99℃、2000年には14.43℃でした。したがって、平均温度現在の地球の温度は約 15 °C です。一定の温度では、惑星の表面と大気は熱平衡状態にあります。太陽のエネルギーと大気の赤外線放射によって加熱された地球の表面は、平均して同量のエネルギーを大気中に戻します。これは、蒸発、対流、熱伝導率、赤外線放射のエネルギーです。

米。 12. 大気中の二酸化炭素の存在によって引き起こされる温室効果の概略図

で最近人間の活動により、エネルギーの吸収と放出の比率に不均衡が生じます。地球上の地球規模のプロセスに人間が介入する前は、地球の表面や大気中で起こる変化は、科学者の軽い気持ちで「温室」と呼ばれていた自然界のガスの含有量と関連付けられていました。これらのガスには、二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、水蒸気が含まれます (図 13)。最近では、人為起源のクロロフルオロカーボン (CFC) がこれらに追加されています。地球を覆うガスの「ブランケット」がなければ、地球の表面の温度は 30 ～ 40 度低くなります。この場合、生物の存在は非常に問題になります。

温室効果ガスは一時的に大気中の熱を閉じ込め、いわゆる温室効果を生み出します。人間の人為的活動の結果、一部の温室効果ガスは大気全体のバランスに占める割合が増加します。これは主に二酸化炭素に当てはまり、その含有量は数十年ごとに着実に増加しています。二酸化炭素は温室効果の 50% を生み出し、CFC は 15 ～ 20%、メタンは 18% を占めます。

米。 13. 窒素の温室効果を伴う大気中の人為起源ガスの割合は 6%

20世紀前半。大気中の二酸化炭素含有量は 0.03% と推定されました。 1956 年、第 1 回国際地球物理年の一環として、科学者たちは特別な研究を実施しました。与えられた数値が明確になり、0.028% になりました。 1985年に再度測定が行われたところ、大気中の二酸化炭素の量が0.034％まで増加していることが判明した。したがって、大気中の二酸化炭素含有量の増加は証明された事実です。

その結果、過去200年にわたり、人為的活動大気中の一酸化炭素の含有量は 25% 増加しました。これは、一方では、ガス、石油、シェール、石炭などの化石燃料の集中的な燃焼が原因であり、他方では、二酸化炭素の主な吸収源である森林面積が年々減少していることが原因です。また、こうした産業の発展は、農業稲作や畜産、都市の埋立地の増加により、メタン、窒素酸化物、その他一部のガスの放出量が増加しています。

2 番目に重要な温室効果ガスはメタンです。大気中のその含有量は毎年 1% ずつ増加します。メタンの最も重要な供給源は、大規模な埋め立て地です。牛、田んぼ。埋立地のガス埋蔵量主要都市小さなガス田と考えることができます。水田に関しては、メタンの排出量が多いにもかかわらず、そのほとんどがイネの根系に関連するバクテリアによって分解されるため、大気中に入るメタンは比較的少ないことが判明しました。したがって、コメの農業生態系はメタン排出に対して全体的に中程度の影響を及ぼします。

今日、主に化石燃料を使用する傾向が必然的に地球規模の壊滅的な気候変動につながることに、もはや疑いの余地はありません。現在の石炭と石油の使用率では、今後 50 年間で石炭と石油の使用量が増加すると予測されています。年間平均気温地球上の気温は 1.5 °C (赤道付近) から 5 °C (高緯度) の範囲です。

温室効果による気温の上昇は、前例のない環境、経済、そして脅威を脅かしています。社会的影響。海水と融解により、海の水位は1〜2メートル上昇する可能性があります極地の氷。（温室効果により、20 世紀における世界の海洋の水位はすでに 10 ～ 20 cm 上昇しています。）海面が 1 mm 上昇すると、海岸線が 1.5 m 後退することが確認されています。。

海面が約 1 メートル上昇すると (これは最悪のシナリオです)、2100 年までにエジプト領土の約 1%、オランダ領土の 6%、バングラデシュ領土の 17.5%、そして 80マーシャル諸島の一部であるマジュロ環礁の % は水没し、漁島となります。これは4600万人にとって悲劇の始まりとなるだろう。最も悲観的な予測によれば、21 世紀には海面が上昇する。オランダ、パキスタン、イスラエルなどの国々が世界地図から消え、日本の大部分や他の島嶼国が洪水に見舞われる可能性がある。サンクトペテルブルク、ニューヨーク、ワシントンが水没する可能性がある。陸地の一部の地域は海底に沈む危険にさらされていますが、他の地域は深刻な干ばつに見舞われるでしょう。失踪はアゾフを脅かす。アラル海そしてたくさんの川。砂漠の面積も増えるでしょう。

スウェーデンの気候学者のグループは、1978年から1995年にかけて、北極海の浮氷の面積が約61万km 2 減少したことを発見した。 5.7%増加しました。同時に、スバールバル諸島（スピッツベルゲン諸島）とグリーンランドを隔てるフラム海峡を毎年通過していることが判明した。平均速度毎秒約 15 cm の流速で、最大 2600 km 3 の浮氷が開かれた大西洋に運ばれます (これはコンゴ川などの川の流れの約 15 ～ 20 倍です)。

2002年7月、南部の9つの環礁に位置する小さな島国ツバルから太平洋（26平方キロメートル、人口11.5千人）、助けを求める声がありました。ツバルはゆっくりと、しかし確実に水没しつつある - 最も... ハイポイント州内の海抜はわずか 5 メートルしかありません。2004 年初め、電子メディアは、新月に伴う高潮により、その地域の海面が一時的に 3 メートル以上上昇する可能性があるとの声明を流布しました。これは海面上昇によって引き起こされます。地球温暖化によるレベル。この傾向が続けば、この小さな国家は地球上から一掃されるだろう。ツバル政府は国民を隣国ニウエ州に移住させるための措置を講じている。

気温の上昇により、地球の多くの地域で土壌水分の低下が引き起こされます。干ばつや台風が常態化するでしょう。北極の氷面積は15%減少するでしょう。北半球では今後 1 世紀に、川や湖の氷が続く期間は 20 世紀より 2 週間短くなるでしょう。山の氷は溶けるだろう南アメリカ、アフリカ、中国、チベット。

地球温暖化は地球の森林の状態にも影響を与えます。知られているように、森林植生は非常に狭い温度と湿度の範囲内で存在できます。ほとんどが死ぬかもしれない、難しい生態系植物は破壊の段階にあり、これは植物の遺伝的多様性の壊滅的な減少を伴うでしょう。地球上の地球温暖化の結果、すでに21世紀後半に入っています。陸上動植物の種の4分の1から半分が消滅する可能性があります。最大でも有利な条件今世紀半ばまでに、陸上の動植物種のほぼ 10% が差し迫った絶滅の危機にさらされるでしょう。

研究によると、地球規模の大惨事を回避するには、大気中への炭素排出量を年間 20 億トン（現在の量の 3 分の 1）まで削減する必要があることがわかっています。人口の自然増加を考慮すると、2030 年から 2050 年まで。一人当たりの炭素排出量は、現在のヨーロッパの平均一人当たりの炭素量の 1/8 以下でなければなりません。

ここ数十年、地球温暖化や温室効果の問題についてよく耳にするようになりました。政治家、科学者、ジャーナリストは、近い将来どのような気候変動が私たちを待っているのか、それが何をもたらすのか、そして人々自身がこれにどのように関与しているのかについて議論しています。この記事では、温室効果の原因と結果を理解しようとします。

なぜ彼らは温室効果について話すのでしょうか？

19 世紀に、科学者は地球全体の天気と気候を定期的に観察し始めました。しかし実際には、さまざまな方法を使用して、より遠い過去に地球上の気温がどのように変化したかを確立することが可能です。そして、20世紀後半、科学者たちは地球上の地球の温度が上昇し始めたという憂慮すべきデータを受け取り始めました。そして現代に近づくほど、この成長はより強力になります。

地球の気温上昇をグラフで見る

もちろん、地球上の気候条件は過去に変化しました。地球温暖化と地球寒冷化が起こってきましたが、現在の地球温暖化には多くの特徴があります。まず、入手可能なデータによると、過去 1 ～ 2,000 年間、短期的な異常を除いて、地球上の気候は急激な変化を起こしていない。そして第二に、現在の温暖化は自然の気候変動ではなく、人間の活動によって引き起こされた変化であると信じる理由はたくさんあります。

この件に関しては多くの議論がある。人間が地球温暖化を引き起こしているという事実について人々が話し始めてすぐに、多くの懐疑論者が現れました。彼らは、人間の活動が地球全体の気候などの地球規模のプロセスに影響を与える可能性があるのではないかと疑い始めました。しかし、地球温暖化の責任は人間にあると主張する十分な理由があります。人間はどのようにして地球温暖化を引き起こしたのでしょうか?

19世紀、世界は工業化時代に突入しました。工場の出現と輸送には大量の燃料が必要でした。人々は何百万トンもの鉱石を採掘し始めた石炭、石油とガス、そしてそれらを燃やす量はますます増加します。その結果、温室効果を引き起こす大量の二酸化炭素やその他のガスが大気中に流入し始めました。

そして、これらのガスの含有量の増加に伴い、地球の気温が上昇し始めました。しかし、なぜ二酸化炭素濃度の上昇が温暖化につながるのでしょうか? それを理解してみましょう。

温室効果とは何ですか?

人々は長い間、暖かい季節を待たずに収穫できる温室で野菜を育てることを学んできました。温室の中は春だけでなく冬でも暖かいのはなぜですか? もちろん、温室を特別に加熱することもできますが、それだけではありません。温室を覆うガラスやフィルムを通して、太陽光線が自由に浸透し、内部の地球を加熱します。加熱された地球は放射線も放出し、この放射線とともに熱も放出しますが、この放射線は目に見えず、赤外線です。しかし、赤外線に関しては、ガラスやフィルムは不透明であり、遮断されます。したがって、温室内は熱を受け取るよりも熱を与える方が難しく、その結果、温室内の温度は屋外よりも高くなります。

同様の現象が地球全体で観察されています。地球は、太陽放射を地表に容易に伝達する大気で覆われていますが、加熱された地表から赤外線を宇宙に戻すことはありません。そして、赤外線が大気によってどれだけ遮断されるかは、大気中の温室効果ガスの含有量によって決まります。温室効果ガス、特に主要なガスである二酸化炭素が増えれば増えるほど、大気が地球の寒冷化を防ぎ、気候は暖かくなります。

温室効果の影響は何ですか?

もちろん、重要なのは温室効果そのものではなく、その効果がどれほど強いかです。大気中には常にある程度の温室効果ガスが存在しており、それが大気中から完全に消えてしまったら、私たちは困ってしまいます。結局のところ、科学者の計算によれば、温室効果がゼロであれば、地球上の気温は 20 ～ 30 °C 低下することになります。地球は凍り、赤道近くまで氷河で覆われてしまうでしょう。しかし、温室効果を強めても何も良いことはありません。

地球の気温がほんの数度変化するだけで、重大な結果がもたらされるでしょう（そして、いくつかの観測によれば、すでにそうなりつつあります）。これらの結果は何でしょうか?

1) 地球規模の氷河の融解と海面上昇。グリーンランドと南極の氷河には、かなり多くの氷が埋蔵されています。地球温暖化の影響でこの氷が溶けると、海面が上昇します。すべての氷が溶けると、海面は65メートル上昇します。多いですか、それとも少ないですか？実際にはかなりたくさんあります。海面上昇が 1 メートルあればヴェネツィアは溺れ、6 メートルあればサンクトペテルブルクは溺れます。すべての氷河が溶けると、黒海はカスピ海とつながり、ヴォルガ地方と西シベリアのかなりの部分が水没します。現在10億人以上が住んでいる地域は水没し、米国と中国は現代の産業潜在力の3分の2を失うことになる。

氷河の融解によるヨーロッパの洪水の地図

2) 天気は悪化するでしょう。一般的なパターンがあります - 温度が高いほど、運動により多くのエネルギーが費やされます気団、そして天気はますます予測不可能になります。風が強まり、雷雨、竜巻、台風などのさまざまな自然災害の数や規模が大幅に増加し、さらに甚大な被害が発生する可能性があります。急激な変動温度。

3) 生物圏への害。動物や植物はすでに人間の活動によって被害を受けていますが、深刻な影響を受けています。気候変動生物圏にさらに強力な打撃を与える可能性があります。地球規模の気候変動は過去に大量絶滅を引き起こしましたが、温室効果によって引き起こされる変化も例外ではないようです。生物にとって適応するのは難しい突然の変化気候に合わせて進化し、新しい状況でも正常に感じられるようになるには、通常、数十万年、さらには数百万年かかります。しかし、生物圏の変化は人類そのものに確実に影響を及ぼします。たとえば、近年、科学者たちはすでに次のことについて警鐘を鳴らしています。大量絶滅この絶滅の主な理由はまさに地球温暖化です。冬に巣内の温度が上昇すると、ミツバチが完全な冬眠に入ることができないことが確認されています。彼らは蓄積した脂肪をすぐに燃やしてしまい、春までに非常に弱ってしまいます。温暖化が続けば、地球上の多くの地域でミツバチが完全に絶滅する可能性があり、農業に最も悲惨な結果をもたらすことになる。

最悪のシナリオ

上で説明した影響はすでに懸念を抱き、地球温暖化を阻止するための措置を講じ始めるのに十分です。しかし、温室効果の制御されない増大は、地球上のすべての生命の確実な破壊につながる真に殺人的なシナリオを引き起こす可能性があります。どうしてこんなことが起こるのでしょうか？

かつて、私たちの地球では、大気中の温室効果ガスの含有量と地球の温度は、かなり広い範囲内で変化していました。しかし、長期にわたってみると、温室効果の増大とその弱体化をもたらすプロセスが相互に補い合いました。たとえば、大気中の CO₂ 含有量が大幅に増加すると、植物や他の生物はそれをより積極的に吸収して処理し始めます。はるか昔、生物が大気中から捕らえた大量の二酸化炭素は、石炭、石油、チョークに変わりました。しかし、これらのプロセスには何百万年もかかりました。今日、人々がこれらの天然資源を消費すると、はるかに速く二酸化炭素を大気中に戻し、生物圏は二酸化炭素を処理する時間がありません。さらに、人間はその愚かさと貪欲さにより、世界の海洋を汚染し、森林を伐採することで、二酸化炭素を吸収して酸素を生成する植物を破壊しています。一部の科学者によると、これは不可逆的な温室効果の発生につながる可能性があります。

現在、温室効果の強化は二酸化炭素の増加に影響されていますが、この温室効果をさらに強力にするガスは他にもあります。これらのガスにはメタンや水蒸気が含まれます。メタンに関しては、抽出中にその一部が大気中に放出されます。天然ガス、畜産も貢献しています。しかし、主な危険は、現在ハイドレートの形で海の底に存在する膨大なメタン埋蔵量である。気温が上昇すると、ハイドレートが分解し始め、大量のメタンが大気中に流入し、温室効果が急激に増大する可能性があります。温室効果の拡大は不可逆的になります。温室効果が強ければ強いほど、より多くのメタンと水蒸気が大気中に入り込み、それらが大気中に入るほど温室効果は強くなります。

これらすべてが最終的にどのような結果をもたらすかは、金星の例によって示されています。この惑星は大きさも質量も地球に非常に近く、宇宙船がこの惑星に飛来する前は、多くの人がこの惑星の条件が地球のものに近いことを期待していました。しかし、すべてがまったく異なることが判明しました。金星の表面には460℃という恐ろしい熱があります。この温度では、亜鉛、錫、鉛が溶けます。そして、金星のこのような極端な状況の主な理由は、金星が太陽に近いからではなく、温室効果です。この地球の表面の温度をほぼ 500 度上昇させるのは、温室効果です。

金星と地球

現代の考えによれば、数億年前に金星で「温室爆発」が発生しました。ある時点で温室効果が不可逆的になり、すべての水が沸騰して蒸発し、表面温度が非常に高くなりました。高い値（1200～1500℃）石が溶けた！蒸発した水は徐々に酸素と水素に分解して宇宙に蒸発し、金星は冷えていきましたが、今でもこの惑星は世界で最も生命にとって不利な場所の一つとなっています。太陽系。金星に起こった大惨事は単なる科学者の仮説ではなく、それが実際に起こったという事実は、金星の表面の年齢が若いことや異常な現象によって確認されています。高い態度金星の大気中では重水素が水素に変化し、これは地球上の数百倍です。

最終的な結果は何ですか? 人類には温室効果と戦う以外に選択肢はないようです。そのためには、私たちは自然に対する略奪的な態度を変え、制御不能な化石燃料の燃焼や森林伐採を止める必要があります。

過去 10 年間、「温室効果」という言葉がテレビ画面や新聞の紙面から消えることはほとんどありませんでした。いくつかの分野を同時に行うカリキュラムがその徹底的な研究を提供し、地球の気候に対するそのマイナスの重要性がほとんどの場合指摘されています。しかし、この現象は実際には、平均的な人に表れているよりもはるかに多面的です。

温室効果がなければ、私たちの地球上の生命は疑わしいでしょう

私たちは、地球の歴史を通じて温室効果が地球上に存在してきたという事実から始めることができます。この現象は、地球のように安定した大気を持つ天体にとっては避けられないものです。たとえば、それがなければ、世界の海はとっくの昔に凍り、高等生命体はまったく出現しなかっただろう。科学者たちは、大気中に二酸化炭素が存在しない場合（二酸化炭素の存在は温室効果のプロセスに必要な要素である）、地球上の温度は -20 ℃ 以内で変動することを長い間科学的に証明してきました。生命の出現についてはまったく話がありません。

温室効果の原因と本質

「温室効果とは何ですか?」という質問に答えるには、まず、この物理現象が庭師の温室で発生するプロセスとの類推によってその名前が付けられたことに注意する必要があります。その内部は、一年の季節に関係なく、周囲の空間よりも常に数度暖かいです。重要なことは、植物は可視太陽光を吸収し、太陽光はガラス、ポリエチレン、そして一般的にはほとんどすべての障害物を完全に自由に通過します。この後、植物自体もエネルギーを放出し始めますが、赤外線範囲では、その光線が同じガラスを自由に超えることができなくなるため、温室効果が発生します。したがって、この現象の理由は、まさに可視光のスペクトル間の不均衡にあります。太陽の光そしてそこに放出される放射線は、外部環境植物やその他のアイテム。

温室効果の物理的根拠

私たちの地球全体に関して言えば、安定した大気の存在により、温室効果が生じます。温度のバランスを維持するために、地球は太陽から受け取るエネルギーと同じ量のエネルギーを放出しなければなりません。しかし、大気中に存在する二酸化炭素と水は赤外線を吸収し、温室内でガラスの役割を果たし、いわゆる温室効果ガスの生成を引き起こし、その一部は地球に戻ります。これらのガスは「ブランケット効果」を生み出し、惑星の表面の温度を上昇させます。

金星の温室効果

上記のことから、温室効果は地球だけでなく、安定した大気を持つすべての惑星やその他の天体の特徴であると結論付けることができます。実際、科学者によって行われた研究によると、たとえば金星の表面付近ではこの現象がより顕著であり、その原因はまず第一に、金星の空気殻がほぼ 100% 二酸化炭素で構成されているという事実によるものです。

温室効果ガス

温室効果ガスは、地球規模の温室効果を引き起こすと考えられているガスです。

主な温室効果ガスは、地球の熱平衡への影響が推定される順に、水蒸気、二酸化炭素、メタン、オゾン、ハロカーボン、亜酸化窒素です。

水蒸気

水蒸気は主要な天然温室効果ガスであり、その影響の 60% 以上を占めています。この発生源に対する人為的直接的な影響はわずかです。同時に、他の要因によって地球の温度が上昇すると、ほぼ一定の相対湿度で蒸発が増加し、大気中の水蒸気の総濃度が増加し、温室効果が増加します。したがって、何らかの正のフィードバックが発生します。

メタン

5,500万年前、海底下に蓄積されたメタンが大噴火し、地球は7℃温暖化しました。

同じことが今でも起こる可能性があります。この仮定は NASA の研究者によって確認されました。彼らは、古代の気候のコンピューターシミュレーションを使用して、気候変動におけるメタンの役割をより深く理解しようとしました。現在、温室効果に関するほとんどの研究は、この効果における二酸化炭素の役割に焦点を当てていますが、大気中の熱を保持するメタンの潜在能力は二酸化炭素の能力を 20 倍上回っています。

ガスを動力とするさまざまな家庭用機器が、大気中のメタン含有量の増加に寄与しています。

過去 200 年間で、大気中のメタンは、沼地や湿った低地での有機物の分解、ガスパイプラインや炭鉱、灌漑の増加や排ガスなどの人工物からの漏洩によって 2 倍以上に増加しました。家畜。しかし、メタンの別の発生源があります。それは、海底の下で冷凍保存されている海洋堆積物中の腐敗した有機物です。

いつもの低温高圧は海底のメタンを安定に保ちますが、常にそうとは限りませんでした。 5,500万年前に起こり、10万年続いた暁新世後期の熱極大期などの地球温暖化の期間中、リソスフェアプレート、特にインド亜大陸の移動により、地球への圧力が低下した。海底そして大量のメタン放出を引き起こす可能性がある。大気と海洋が温暖化し始めると、メタンの排出が増加する可能性があります。一部の科学者は、現在の地球温暖化が海洋の温度を大幅に上昇させた場合、同じシナリオを引き起こす可能性があると考えています。

メタンが大気中に入ると、酸素および水素分子と反応して二酸化炭素と水蒸気が生成され、それぞれが温室効果を引き起こす可能性があります。以前の予測によれば、排出されたメタンは約10年後にはすべて二酸化炭素と水に変わるという。これが本当であれば、二酸化炭素濃度の増加が地球温暖化の主な原因となるでしょう。しかし、過去を参照してこの推論を確認する試みは失敗に終わり、5,500万年前の二酸化炭素濃度増加の痕跡は発見されなかった。

新しい研究で使用されたモデルは、大気中のメタンのレベルが急激に増加すると、その中のメタンと反応する酸素と水素の含有量が（反応が停止するまで）減少し、残りのメタンは数百年間空気中に残ることを示しました。それ自体が地球温暖化の原因となっています。そして、この数百年は大気を暖め、海の氷を溶かし、気候システム全体を変えるのに十分です。

人為的なメタンの主な発生源は、家畜の消化発酵、稲作、バイオマス燃焼（森林破壊を含む）です。最近の研究では、紀元後 1000 年紀に大気中のメタン濃度が急速に増加したことが示されています (おそらく農畜産物の生産拡大と森林焼成の結果として)。 1000 年から 1700 年の間に、メタン濃度は 40% 減少しましたが、ここ数世紀で再び上昇し始めました (おそらく、耕地と牧草地の拡大、森林焼却、暖房用の木材の使用、家畜の数の増加、下水の結果として) 、稲作）。メタンの供給への寄与の一部は、石炭および天然ガス鉱床の開発中の漏洩、および廃棄物処分場で生成されるバイオガスの一部としてのメタンの排出によってもたらされます。

二酸化炭素

地球の大気中の二酸化炭素の発生源は、火山の噴出物、生物の生命活動、人間の活動です。人為的発生源には、化石燃料の燃焼、バイオマスの燃焼 (森林破壊を含む)、および一部の工業プロセス (セメント生産など) が含まれます。二酸化炭素の主な消費者は植物です。通常、バイオセノーシスは、（バイオマスの崩壊によるものも含めて）生成するのとほぼ同量の二酸化炭素を吸収します。

温室効果の強さに対する二酸化炭素の影響。

炭素循環と、二酸化炭素の広大な貯蔵庫としての世界の海洋の役割については、まだ多くのことを学ぶ必要があります。前述したように、人類は毎年、既存の 7,500 億トンに加えて、70 億トンの炭素を CO 2 の形で追加しています。しかし、私たちの排出量のうち大気中に残るのはわずか約半分の 30 億トンだけです。これは、CO 2 の大部分が陸生と地球によって使用されるという事実によって説明できます。海の植物、海洋堆積岩に埋もれ、吸収される海水またはその他の方法で吸収されます。この大部分の CO 2 (約 40 億トン) のうち、海洋は毎年約 20 億トンの大気中の二酸化炭素を吸収します。

これらすべてにより、答えのない質問が増えます。「具体的にはどうすればよいのですか?」海水大気と相互作用してCO 2 を吸収しますか？海はどれくらい多くの炭素を吸収できるのでしょうか?また、どの程度の地球温暖化がその能力に影響を与える可能性がありますか? 気候変動によって閉じ込められた熱を海洋が吸収して蓄える能力はどれくらいですか?

気候モデルを構築する際に、雲やエアロゾルと呼ばれる気流中の浮遊粒子の役割を考慮するのは簡単ではありません。雲は地表を覆い、寒冷化をもたらしますが、その高さ、密度、その他の条件によっては、地表から反射した熱を閉じ込め、温室効果の強度を高めることもあります。エアロゾルの影響も興味深い。それらの中には、水蒸気を変化させ、雲を形成する小さな水滴に凝縮するものもあります。これらの雲は非常に濃く、数週間にわたって地球の表面を覆い隠します。つまり、降水が降るまで太陽光を遮断します。

複合的な影響は計り知れないものになる可能性があります。1991 年のフィリピンのピナトゥバ山の噴火では、膨大な量の硫酸塩が成層圏に放出され、2 年間続いた世界的な気温低下を引き起こしました。

したがって、主に硫黄を含む石炭や石油の燃焼によって引き起こされる私たち自身の汚染は、地球温暖化の影響を一時的に相殺する可能性があります。専門家らは、エアロゾルによって 20 世紀中に温暖化の量が 20% 減少したと推定しています。一般に、気温は 1940 年代から上昇していましたが、1970 年以降は低下しています。エアロゾル効果は、前世紀半ばの異常な冷却を説明するのに役立つかもしれません。

2006 年には、大気中への二酸化炭素排出量は 240 億トンに達しました。非常に活発な研究者グループは、人間の活動が地球温暖化の原因の一つであるという考えに反対しています。彼女の意見では、重要なことは気候変動と太陽活動の増加という自然のプロセスです。しかし、ハンブルクのドイツ気候学センター所長クラウス・ハッセルマン氏によると、説明できるのはわずか5％だという。自然な理由、残りの95％は人間の活動によって引き起こされる技術的要因です。

CO 2 の増加と気温の上昇を結び付けていない科学者もいます。懐疑論者らは、CO 2 排出量の増加が気温上昇のせいだとするなら、化石燃料が大量に燃やされた戦後の好況期に気温が上昇したに違いないと主張する。しかし、地球物理流体力学研究所所長のジェリー・モールマン氏は、石炭と石油の使用量の増加により大気中の硫黄分が急速に増加し、寒冷化を引き起こすと計算した。 1970 年以降、長期にわたる熱影響により、ライフサイクル CO 2 とメタンは、温度上昇を引き起こす急速に崩壊するエアロゾルを抑制しました。したがって、温室効果の強さに対する二酸化炭素の影響は非常に大きく、否定できないと結論付けることができます。

しかし、温室効果の増大は壊滅的なものではないかもしれません。確かに、高温が非常にまれである場合には、高温は歓迎されるかもしれません。 1900 年以来、最大の温暖化は、産業による温室効果ガスの排出が最も早く始まったロシア、ヨーロッパ、米国北部を含む北緯 40 度から 70 度の地域で観察されています。温暖化のほとんどは夜間に起こりますが、これは主に雲量の増加により、外へ出る熱が閉じ込められるためです。その結果、種まき期間は1週間延長されました。

さらに、温室効果は一部の農家にとっては朗報かもしれない。植物は光合成中に二酸化炭素を使用し、二酸化炭素を生体組織に変換するため、高濃度の CO 2 は植物にプラスの影響を与える可能性があります。したがって、植物が増えると大気からの二酸化炭素の吸収が増え、地球温暖化が遅くなります。

この現象はアメリカの専門家によって研究されました。彼らは、空気中の二酸化炭素の量が 2 倍になった世界のモデルを作成することにしました。これを行うために、彼らは北カリフォルニアにある樹齢 14 年の松林を使用しました。ガスは木の間に設置されたパイプを通してポンプで送られました。光合成は50〜60％増加しました。しかし、その効果はすぐに逆になりました。窒息した木々は、これほどの量の二酸化炭素に耐えることができませんでした。光合成の過程における利点は失われました。これは、人間による操作が予期せぬ結果につながることを示すもう 1 つの例です。

しかし、温室効果のこれらの小さなプラスの側面は、マイナスの側面と比較することはできません。少なくとも以下の経験を積んでください松林、CO 2 の体積は2倍になり、今世紀末までにCO 2 濃度は4倍になると予測されています。その結果が植物にとってどれほど壊滅的なものになるかは想像できるでしょう。そして、植物の数が減ればCO 2 の濃度も高くなるため、CO 2 の量も増加します。

温室効果の影響

温室効果ガス気候

気温が上昇すると、海、湖、川などからの水の蒸発が増加します。暖かい空気はより多くの水蒸気を保持できるため、これにより強力なフィードバック効果が生じます。空気が暖かくなるほど、空気中の水蒸気含有量が増加し、温室効果が増大します。

人間の活動は大気中の水蒸気の量にほとんど影響を与えません。しかし、私たちは他の温室効果ガスも排出しており、それが温室効果をますます強力にしています。科学者たちは、主に化石燃料の燃焼による CO 2 排出量の増加が、1850 年以降の地球温暖化の少なくとも約 60% を説明すると信じています。大気中の二酸化炭素濃度は年間約 0.3% ずつ増加しており、現在では産業革命前と比べて約 30% 増加しています。これを絶対値で表現すると、人類は毎年約 70 億トンを増加させることになります。これは、大気中の二酸化炭素の総量 - 7,500 億トンと比較するとほんの一部であり、世界の海洋に含まれる二酸化炭素の量 - 約 35 兆トンと比較するとさらに少ないにもかかわらず、依然として非常に多いです。重要な。理由: 自然プロセスは平衡状態にあり、そのような量の CO 2 が大気中に流入し、そこから除去されます。あ人間の活動 CO 2 を追加するだけです。

最も恐ろしい温室効果。 温室効果の発生、原因と結果。 地球規模の気候変動の理論的シナリオ