Выброс парниковых газов что это значит

Парниковый эффект: для чего он нужен и как влияет на изменение климата

Что такое парниковый эффект?

Парниковый эффект — это естественное явление, которое повышает температуру на нашей планете для комфортного существования.

Как он возникает? На нашу планету поступает солнечная радиация, которая нагревает поверхность. Излучение от солнца коротковолновое, поэтому парниковые газы, которые находятся вокруг Земли, свободно пропускают его. Какую-то незначительную часть солнечного света могут отразить обратно аэрозоли, которые находятся вместе с парниковыми газами в атмосфере Земли.

В свою очередь, когда планета нагревается, она отдает тепловую радиацию — инфракрасное излучение (длинные волны). Но так как излучение длинноволновое, то парниковые газы не дают полностью ему улететь в космос. Частично тепловому излучению все же удается обойти парниковые газы, но значительная доля отражается обратно, что и повышает температуру на Земле.

Первым, кто описал парниковый эффект, стал французский ученый Жан-Батист Жозеф Фурье в 1824 году, его же называют автором термина.

Какие на Земле есть основные парниковые газы

Углекислый газ (CO₂) — считается важнейшим парниковым газом антропогенного происхождения. Углекислый газ возникает и естественным путем при круговороте углерода, но именно человек увеличил его концентрацию в атмосфере на 47% с момента индустриальной революции. [1]

Метан (CH₄) — по своему парниковому эффекту метан считается даже сильнее, чем углекислый газ, но в атмосфере его заметно меньше. Естественные источники — болота и термитники. Антропогенное происхождение — свалки, сельское хозяйство, добыча угля и природного газа.

Закись азота (N₂O) образуется при сжигании твердых отходов и ископаемого топлива. Значительная часть N₂O идет от сельского хозяйства.

Синтетические химические вещества, например, гидрофторуглероды, галогенированные углеводороды, гексафторид серы и другие синтетические газы. Основной источник — это химическая промышленность.

Озон (O₃) — естественным образом встречается в стратосфере и тропосфере Земли и не вызывает значительного парникового эффекта. [2]

Водяной пар — по объему занимает первое место среди всех парниковых газов, однако прямые выбросы водяного пара влияют на парниковый эффект наименьшим образом. [3]

Сам по себе парниковый эффект — благо для нас, так как без него не было бы жизни на Земле. Если представить, что его не существует, средняя температура на Земле составляла бы -18℃, то есть реки и океаны всегда были бы замерзшими и нигде не росли растения. С его же помощью на нашей планете средняя температура достигает +15℃. [4]

Самый сильный парниковый эффект в Солнечной системе существует на Венере. Атмосфера планеты практически полностью состоит из углекислого газа, поэтому температура на поверхности Венеры достигает 475℃.

Причины парникового эффекта

Земля постоянно получает и отдает энергию. По закону сохранения энергии все это должно пребывать в радиационном балансе. Но человек своими действиями вывел систему из баланса. Когда объем парниковых газов увеличивается, они все чаще и чаще не позволяют теплу покинуть атмосферу Земли. Получается, что даже то инфракрасное излучение, которое когда-то улетало в космос, теперь частично остается с нами — глобальная температура повышается.

Ученые пришли к выводу, что средняя температура на Земле выросла на 1,1℃ с конца XIX века. [5] Разница всего в 4℃ ранее приводила к ледниковым эпохам, поэтому эта цифра не такая уж и маленькая. Сложился научный консенсус, что в резком росте парниковых газов в атмосфере виновата хозяйственная деятельность человека. [6]

Что усиливает парниковый эффект:

• выбросы производств;
• добыча полезных ископаемых;
• угольные электростанции;
• автомобильные выхлопы;
• экстенсивное сельское хозяйство;
• эксплуатация зданий;
• лесные пожары;
• вырубки лесов.

Наибольший парниковый эффект вызывает сжигание топлива, его добыча и транспортировка, производство сырья (цемент, сталь и другие металлы), пищевая промышленность, захоронение и сжигание отходов. На них приходится примерно 70% всех глобальных антропогенных выбросов. [7]

Ученые вывели потенциал глобального потепления, который позволяет сравнить климатические эффекты парниковых газов за различные периоды времени. Например, 1 кг метана поглощает тепловое излучение в 84 раза лучше, чем 1 кг CO₂, если брать 20-летний период. [8]

У газов разное время жизни, например, у метана оно составляет около 12 лет, у N₂O — 114 лет. [9] Часть антропогенных выбросов углекислого газа удаляются из атмосферы в течении нескольких десятилетий, но значительная часть остается в атмосфере вплоть до нескольких тысячелетий.

Последствия парникового эффекта

Изменение температуры прямо пропорционально радиационному воздействию. Ученые уже подсчитали, что если количество CO₂ удвоится, это вызовет потепление от 1,5°C до 4,5°C — это так называемая чувствительность климата. Уже сейчас концентрация углекислого газа в 1,5 раза выше доиндустриального уровня. [10]

Некоммерческий исследовательский центр Oxford Economics опубликовал исследование о влиянии глобального потепления на экономику. Ученые взяли за основу показатель оптимальной температуры, при которой люди работают максимально производительно, а сельскохозяйственные культуры дают наибольший урожай. Эксперты определили этот показатель в 15°C. Государства, в которых среднегодовая температура ниже этого значения, могут получить небольшие преимущества от потепления. Страны с более жарким климатом, наоборот, понесут ущерб.

В ходе исследования специалисты из Oxford Economics проанализировали данные о положении в 203 развитых и развивающихся странах и спрогнозировали падение мирового ВВП на 20% к 2100 году. Такой вывод основан на предположении, что средняя температура продолжит расти с такой же скоростью, что и сейчас (примерно на 0,2°C в десятилетие). Выводы специалистов из Oxford Economics подтверждают результаты более раннего исследования, которое в 2015 году опубликовали ученые из Стэнфордского университета и Калифорнийского университета в Беркли.

По мнению экспертов из Oxford Economics, больше всего пострадает экономика Индии: ВВП на душу населения в стране упадет на 90% к 2100 году, если выбросы парниковых газов в атмосферу не снизятся. Специалисты также предположили, каким мог бы быть этот показатель в разных странах, если бы средняя температура была на 1,1°C ниже. Согласно прогнозу, он был бы значительно выше. Например, ВВП на душу населения в Нигерии мог бы быть на 35% больше, чем сейчас.

Пути решения

Существует множество путей решения проблемы, которые можно условно разделить на фантастические и реальные.

К фантастическим относится предложение распылить частички серебра в стратосфере, чтобы те отражали как можно больше солнечного света. Так Солнце не будет нагревать нашу планету, а та в свою очередь меньше будет отдавать тепла. По этой же причине некоторые ученые предлагают искусственно вызывать облака, так как они способны отражать солнечный свет, поступающий на Землю. [11]

Что можно реально делать уже сейчас, чтобы парниковый эффект не навредил нам в будущем:

• сократить использование ископаемого топлива и переходить на возобновляемые источники энергии;
• повышать энергоэффективность и модернизировать технологий по сбережению энергии;
• заниматься устойчивым лесоуправлением и контролировать лесные пожары;
• переходить к экологически бережному сельскому хозяйству;
• восстанавливать почвенный покров, так как потеря гумуса напрямую влияет на парниковый эффект;
• отказаться от личного транспорта и переходить на велосипеды, общественный транспорт и электромобили.

Источник

Что такое парниковые газы и кто их поглощает

Весь мир буквально «ударился» в тему климатических изменений и глобального потепления. О выбросах, углекислом газе, метане, таянии мерзлоты, карбоновых фермах и «зеленом» топливе стали говорить не только научные сообщества, но и первые лица государств. «Нервное настроение» климата прочувствовали на себе почти все жители планеты: одни страны страдают от аномальной жары и пожаров, другие – от слишком суровых зим, а третьи – от катастрофических паводков. «Экология России» решила разобраться, откуда берутся парниковые газы и кто может поглотить их, замедлив глобальные климатические процессы.

Определение парниковым газам специально для «Экологии России» дала руководитель Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН Наталья Лукина:

«Парниковый газ – это газообразная составляющая воздушной оболочки Земли естественного или антропогенного происхождения, поглощающая и отражающая инфракрасное электромагнитное излучение».

Нагретые газы создают так называемый парниковый эффект – это естественное явление, которое повышает температуру на планете в результате того, что эти газы, как настоящий парник, задерживают тепловую энергию. Когда теплый луч солнца летит к нам из космоса, атмосфера свободно пропускает его. Но как только он отразился от поверхности и полетел обратно, парниковые газы благодаря особым физическим свойствам его задерживают. Большая часть тепла остается здесь, на Земле.

Сам по себе парниковый эффект – крайне полезное явление для человечества. Можно даже сказать, что без этого свойства атмосферы мы бы не выжили на этой планете. Ведь без него средняя температура на земле не поднималась бы выше -18℃, а значит, все реки и озера были бы вечно замерзшими, а большинство съедобных растений не росли бы и не плодоносили.

Но все хорошо в меру. Из-за деятельности человека и стремительного технического прогресса парниковый эффект чрезмерно усиливается, а значит, способствует росту средних температур на планете.

«Самым крупным источником выбросов парниковых газов в результате деятельности человека является сжигание ископаемого топлива для выработки электроэнергии, тепла и транспорта», – продолжила Лукина.

Какие они, парниковые газы?

Углекислый газ (CO2) – парниковый газ частично антропогенного происхождения. Человек искусственно увеличил его концентрацию в атмосфере. При низких концентрациях он не имеет вкуса и запаха.

Метан (CH4) – этого газа меньше в атмосфере, чем углекислого. Но он гораздо опаснее, чем СО2. Естественные источники — болота и термитники. Метан при комнатной температуре и стандартном давлении является бесцветным газом без запаха.

«Метан считается более опасным для климата газом: если сравнивать молекулу к молекуле, то молекула метана в 30-50 раз более опасна. Но концентрация СО2 в 200 раз выше, чем концентрация метана. По оценкам, которые приняты в научном сообществе, вклад метана составляет примерно 30% от вклада СО2. Но зато содержание метана в атмосфере растет с гораздо большей скоростью. Если удвоится метан, то последствия могут быть сопоставимыми», – рассказал «Экологии России» заведующий лабораторией арктических исследований Тихоокеанского океанологического института Дальневосточного отделения РАН Игорь Семилетов.

В научных кругах есть версии, что изменение климата может привести к 10-кратному увеличению концентрации метана в атмосфере. Огромные залежи «спящего газа» могут быть сконцентрированы в Арктике, под слоем вечной мерзлоты. Лед там активно тает, а значит, залежи опасного газа начинают высвобождаться.

Еще эксперты выделяют в числе газов, оказывающих парниковый эффект: закись азота (N2O), синтетические химические вещества, озон (O3) и водяной пар.

Лишние газы из атмосферы поглощает растительность. Углекислый газ превращается в органическое вещество (глюкозу) в результате фотосинтеза. Растения поглощают СО2 и выделяют кислород. Тем самым они «укрощают» климат и поддерживают температурный баланс на планете.

Таким образом, лучшими поглотителями парниковых газов являются леса: сибирские, амазонские, бразильские, лиственные, хвойные. К каким бы категориям и географическим привязкам не относились лесные экосистемы, они будут поглощать углекислый газ. Даже сорняки и вездесущий борщевик Сосновского на самом деле являются поглотителями СО2.

«Все растения (и дикие, и домашние) поглощают углекислый газ. Опад растений постоянно возвращается на поверхность почвы, разлагается животными и микроорганизмами, при разложении выделяется СО2. В экосистемах всегда одновременно идут процессы роста и развития растений и, соответственно, поглощения углекислого газа, и процессы разложения растительного опада (листья, ветви) и отпада (то есть гибели целых деревьев). Важен баланс между этими процессами. Если процессы разложения, к которым также относятся процессы горения в результате лесных пожаров, преобладают, экосистема начинает работать не как поглотитель, а как источник парниковых газов», – отметила Лукина.

Пожары и гигантские по своим масштабам вырубки лесов приводят к негативным последствиям для климата, считает исполнительный директор компании GBM (входит в группу InfraOne) Вячеслав Харламов.

«Лесные экосистемы могут наилучшим образом служить хранилищем (или банком) для углерода тогда, когда антропогенное воздействие на них сведено к минимуму на протяжении всего их существования. В первую очередь, это касается неконтролируемой вырубки и пожаров. Последние, по итогам этого года, вероятно, покажут вклад в выбросы углекислого газа (пусть и не равные, но) сопоставимые с годовыми объемами его поглощения всем лесным фондом России», – отметил эксперт.

Еще один важный поглотитель – океан. Он аккумулирует двуокись углерода в два этапа: сначала СО2 растворяется в поверхностном слое воды, а затем распределяется в водной массе, перемещаясь во внутренние области. Там он накапливается и хранится. Ученые убеждены, без помощи океанов концентрация СО2 в атмосфере и масштабы изменения климата были бы существенно выше. Океаны (как и любые водоемы) богаты водной растительностью.

«Водоросли поглощают СО2 и продуцируют кислород. С метаном ситуация хуже, потому что он изымается только в специфических условиях. Он окисляется до СО2, который в 50 раз слабее. С этим мало что можно сделать», – отметил Семилетов.

Нельзя не отметить и болота. Их еще называют аккумуляторами тепла. Удивительно, но даже в условиях сибирских морозов они не замерзают. За счет сохранения тепла болота регулируют климат, делая его более мягким. Растительность болот поглощает СО2 при жизни, а после она превращается в торф, не выделяя углекислоту в атмосферу. Крупнейший в мире торфяник находится в России – это Васюганские болота. Они помогают решать климатические проблемы всей планеты. Осушать болота нельзя, ведь в таком случае они превращаются из поглотителей в источник выбросов.

Киты и фитопланктон также способны снизить действие парникового эффекта практически до 0. Они (по принципу растений) потребляют огромные объемы углекислого газа и выделяют больше кислорода, чем все остальные источники на планете вместе взятые.

«К поглотителям относятся так называемые продуценты, то есть живые организмы, которые живут за счет поглощения CO2. Все остальные живые организмы, наоборот, потребляют и выделяют углекислый газ. Сама по себе вода является растворителем CO2», – прокомментировала доктор биологических наук, директор Института глобального климата и экологии им. Израэля Анна Романовская.

Ледники и даже отложения осадочных пород накапливают СО2 и держат его в природных резервуарах.

В целом углекислый газ вовлечен в важнейшие биологические, химические, геологические и климатические процессы. Нельзя сказать, что СО2 – это «плохое вещество». Однако соблюдать природный баланс и не добавлять в атмосферу сверх меры парниковых газов критично важно, если мы не хотим уже в ближайшие десятилетия иметь дело с климатическим кризисом и множеством неприятных природных явлений, которые такой кризис вызовет.

Источник