У чому суть парникового ефекту і в чому його небезпека? Чи можна зупинити глобальне зміна клімату, і як це зробити?
З безлічі проблем, що стоять перед сучасним людством, зміна клімату, без сумніву, є однією з найбільш значущих і серйозних. Глобальне потепління, стрімке скорочення біорізноманіття, парниковий ефект, танення льодовиків, яке веде до підйому рівня Світового океану, - все це може привести до катастрофічних наслідків і зробити життя людей на планеті просто нестерпним.
Вчені попереджають, що кліматичну проблему вже не можна відкладати в довгий ящик: до 2030 року збиток, нанесений екосистемі планети, буде непоправною. Тобто, у нас з вами залишилося всього 12 років. Якщо найближчим часом люди не знайдуть рішення цієї проблеми, то наслідки розігрівання атмосфери будуть відчуватися протягом століть, а то й тисячоліть. І це вже питання не екології, а виживання людства. Чому ж на нашій планеті стає спекотніше? Виною всьому вплив парникового ефекту, який виник в результаті господарської діяльності людини.
Трохи теорії або чому розігрівається планета?
Парниковий ефект - це нагрівання нижніх шарів атмосфери Землі, який виникає через збільшення концентрації деяких газів, що знаходяться в ній. Суть його досить проста: сонячні промені нагрівають поверхню планети, але при цьому тепло залишається і не може повернутися в космічний простір - гази заважають цьому. Внаслідок цих процесів температура планети збільшується.
Значна частка сонячного випромінювання (до 75%), що потрапляє на Землю, доводиться на видиму і ближню інфрачервону частину спектру (400-1500 нм). Атмосфера його практично не вловлює, і теплова енергія вільно досягає поверхні нашої планети. Земля, нагріваючись, в свою чергу, починає випускати випромінювання з довжиною хвиль 7,8-28 мкм, яке виходить в космос, сприяючи охолодженню планети. Головною причиною виникнення парникового ефекту - це більш висока прозорість атмосфери для світла в оптичному діапазоні, ніж в інфрачервоному. Справа в тому, що деякі гази, що містяться в повітрі, поглинають або відбивають випромінювання, яке йде від Землі. Вони називаються парниковими. Чим вище їх концентрація, тим більше сонячного тепла залишається в атмосфері.
Парникові гази порушують тепловий баланс планети, який багато в чому і визначає її клімат.
Сутність парникового ефекту добре знайома дачникам і городникам, які мають теплиці на своїх ділянках. Схема дуже схожа: сонячні промені, потрапляючи всередину, нагрівають грунт, а дах і стіни, не дають тепла залишити конструкцію. Тому в парнику, навіть без всякого обігріву, температура завжди вище, ніж зовні.
Зараз дуже багато говорять про глобальне потепління і зміни клімату. Є помилкова думка, що виникнення парникового ефекту - це подія останніх років чи десятиліть, і причиною його є виключно діяльністю людини. Даний ефект притаманний будь-якій атмосфері, і без нього життя на Землі було б неможливе.
Насправді, наша проблема - це стрімке посилення парникового ефекту, яке спостерігається в останні роки. Саме цей процес може привести до катастрофічних результатів.
Історія вивчення даного питання
Дослідження проблеми парникового ефекту почалося ще в першій половині XIX століття. У 1827 році побачила світ робота Жозефа Фур'є "Записка про температурах земної кулі і інших планет", де він докладно розглянув механізми формування клімату, а також фактори, які впливають на нього. Цей вчений вперше описав явище парникового ефекту, використовуючи в якості моделі скляну посудину, виставлений на сонячне світло. Скло практично непрозоро для інфрачервоного випромінювання, а тому цей досвід досить точно демонструє сутність явища. Саме поняття парникового ефекту увійшло в науковий обіг набагато пізніше.
Пізніше дані дослідження були продовжені шведським фізиком Арреніус. Саме він висунув теорію, що зниження концентрації вуглекислого газу в повітрі є однією з найважливіших причин льодовикових періодів в історії планети.
Однак активне вивчення парникового ефекту і наслідків цього феномена почалося тільки в другій половині минулого століття. Вчені вивчили зміна потоків сонячної радіації, що виникає при збільшенні кількості парникових газів в повітрі. Зараз для моделювання процесів, що відбуваються в атмосфері, почали використовуватися найсучасніші і просунуті комп'ютери. Але і їх потужності часто буває недостатньо, бо планетарний клімат - це надзвичайно складна і поки що не до кінця вивчена система.
В останні десятиліття на міжнародному рівні були зроблені перші серйозні кроки, спрямовані на вирішення цієї проблеми. У 1992 році було прийнято Рамкову конвенцію ООН про зміну клімату. У 1997 році до неї додався Кіотський протокол і Паризька хартія (2015 рік). Про ці документа регулюють заходи щодо зниження викидів в атмосферу.
Парникові гази та інші причини потепління
Вчені вважають, що парниковий ефект виникає завдяки таким газам:
- метан;
- диоксид вуглецю;
- водяна пара;
- озон.
Найбільший внесок у підвищення глобальної температури вносить водяна пара (від 36 до 72%), за ним слід СО2 (приблизно 9-26%), потім йде метан (4-9%) і озон (від 3 до 7%). Інші гази мають вкрай малу концентрацію в повітрі, тому їх вплив на кліматичні процеси мінімально.
Кількість водяної пари сильно залежить від температури нижніх шарів атмосфери. Чим вона нижче, тим менше вологість повітря і слабше виражений парниковий ефект. У цьому випадку надмірна волога перетворюється в сніжно-льодовий покрив на полюсах планети, збільшуючи її відбивну здатність (альбедо) і роблячи повітря ще холодніше. Таким чином, глобальне потепління (або похолодання) - це самоподдерживающийся процес, який за певних умов може піти по наростаючій і розвиватися дуже швидко. Для його початку потрібен всього лише "спусковий гачок", і антропогенний фактор цілком може стати їм. У цьому випадку ми маємо справу з типовим прикладом позитивного зворотного зв'язку.
Періоди потепління і похолодання, які раніше траплялися на нашій планеті, відмінно корелюють з кількістю вуглекислого газу в атмосфері. Його збільшення веде до посилення парникового ефекту і тривалого підвищення температури.
Крім того, на тепловий баланс Землі також впливає сажа і тверді аерозольні частинки, які потрапляють у верхні шари атмосфери. Їх головними джерелами є вулканічна активність і викиди. Пил і сажа перешкоджає проникненню сонячного світла, що зменшує температуру планети.
Звідки беруться парникові гази?
В даний час серед вчених існує консенсус, що поточне зміна клімату пов'язане зі збільшенням кількості вуглекислого газу в атмосфері і парниковим ефектом - наслідком цього процесу. Причому потепління відбувається вже давно. Основна причина посилення парникового ефекту - діяльність людини, яка перетворилася на потужний планетарний фактор. З моменту початку індустріальної революції - тобто за останні 250-300 років - концентрації метану і діоксиду вуглецю в атмосфері збільшилися на 149% і 31% відповідно. Ось основні джерела парникових газів:
- Бурхливе зростання промисловості. Головним джерелом енергії для наших заводів, фабрик, транспортних засобів є викопне паливо - нафта, природний газ і вугілля. В результаті їх використання утворюється вуглекислота, яка підсилюють парниковий ефект. Близько половини газів, отриманих в ході господарської діяльності людини, так і залишається в атмосфері, інша частина - засвоюються океаном і наземної рослинністю. З кожним роком збільшується кількість населення Землі, а, значить, йому потрібно все більше їжі, промислових товарів, автомобілів, що призводить до ще більшого виділення вуглекислого газу, тому явище парникового ефекту буде наростати. І якщо за останнє сторіччя температура піднялася на 0,74 градуса, то в майбутньому вчені прогнозують зростання 0,2 градуса за кожне десятиліття;
- Вирубка лісів і розвиток сільського господарства. Ще однією важливою причиною збільшення концентрації СО2 в атмосфері є масове знищення лісів. В процесі фотосинтезу дерева поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень, будучи природним регулятором концентрації парникових газів. Вирубка лісів необхідна в першу чергу для отримання нових орних земель, щоб годувати стрімко зростаючу людську популяцію. Свою лепту в підвищення глобальної температури додає і сільське господарство. Тваринництво пов'язано з утворенням величезної кількості метану, який по парниковим властивостями перевершує вуглекислий газ;
- Звалища. Зростання населення очікувано призводить до збільшення числа відходів. Сьогодні звалищами зайняті величезні території, що займають тисячі гектарів. Кожна з них виділяє в атмосферу десятки тисяч кубометрів метану і вуглекислоти. Ефективного вирішення цієї проблеми поки не існує - значить, що обсяги викидів "сміттєвих газів" буде тільки рости.
Чим загрожує парниковий ефект?
Історія Землі нараховує приблизно 4,5 млрд років, і протягом усього цього часу клімат планети постійно змінювався. В деякі епохи її від полюса до полюса покривала буйна тропічна рослинність, в інші ж - вона являла собою кулю, покритий многометровой товщею льоду. У порівнянні з такими катаклізмами підвищення температури на один-два градуси здаються сущою дрібницею: подумаєш, ще й на опаленні заощадимо! Але не все так просто, наслідки зміни клімату можуть виявитися куди більш серйозними, ось тільки деякі з них:
- Підвищення температури призведе до танення льодовиків і підйому рівня вод Світового океану, що загрожує затопленням великих територій. Звичайно, планета не перетворитися в "водний світ", але постраждати можуть багато прибережних міст і території. Мало хто знає, але з початку XX століття рівень океану піднявся на 17 см, а з середини 90-х років цей швидкість підйому збільшилася до 3,2-3,4 мм в рік. Дана проблема ускладнюється ще й тим, що в приморських районах проживає велика частина населення Землі, там же знаходиться і значна частка світової економіки;
- Збільшення температури неминуче призведе до змін у розподілі опадів, а також їх кількості. І це наслідок, напевно, навіть серйозніше, ніж затоплення тих чи інших територій. У деяких районах земної кулі дощі стануть великою рідкістю, і вони поступово перетворяться в пустелі, в інших же жителі будуть страждати від регулярних ураганів, повеней, цунамі та інших катаклізмів. На думку вчених, подальше підвищення температури повітря призведе до зниження врожайності основних сільськогосподарських культур в тропічних і субтропічних регіонах планети, що може привести до голоду і соціальних потрясінь;
- Підвищення температури згубно вплине на здоров'я людей. Медики очікують збільшення кількості серцево-судинних захворювань, хвороб органів дихання і навіть психічних розладів.
Парниковий ефект і його можливі наслідки серйозно вплинуть не тільки на людину, але і на екосистему планети в цілому. Зміни клімату позбавлять багато видів їх звичного ареалу, і не факт, що всі "брати наші менші" зможуть пристосуватися до таких різких змін. Зникнення одних видів порушить звичні ланцюга харчування, що може призвести до справжнього "ефекту доміно". Збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері і підвищення температури повітря призводить до закислення океану, що негативно позначається на всіх, хто живе в ньому.
Як з цим боротися?
Людина вже неодноразово стикався зі змінами клімату. Більш того, саме вони були однією з рушійних сил історичного прогресу. Посухи та повені не раз і не два викликали війни і революції, масові переселення народів, занепад держав і цілих цивілізацій. Як же уникнути тих катастрофічних наслідків, які очікують нас в разі серйозних змін клімату? Чи є ймовірність зменшити так званий парниковий ефект? Що можна зробити для цього?
Сьогодні ми знаємо всі фактори, які призводять до накопичення парникових газів і підвищення температури повітря. Зламати тенденцію, що склалася буде дуже непросто, тому що це зажадає зусиль всього людства і докорінної перебудови світової економіки. Для початку ж необхідно просто зрозуміти, що парниковий ефект - глобальна проблема, яка загрожує не окремим державам, а всім людям.
Фахівці вважають, що для зменшення викидів парникових газів в атмосферу потрібні такі заходи:
- Необхідно докорінно перебудувати енергетику і зменшити кількість промислових викидів. Основним джерелом СО2 сьогодні є спалювання викопного палива: нафти, вугілля і газу. Щоб знизити їх, людство повинно перейти на так звану відновлювальну енергетику: сонце, вітер, воду. В останні роки їх частка в загальному балансі досить швидко зростає, але цих темпів явно недостатньо. Також нам необхідно відмовитися від використання автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння і пересісти на електрокари. Зрозуміло, що все вищезгадане вимагає багатомільярдних інвестицій і десятків років напруженої роботи. Але починати її треба вже сьогодні;
- Підвищення енергоефективності, причому стосується це і промислового виробництва, і отримання енергії, і житлово-комунального господарства. Енергоємність продукції, що випускається повинна бути значно знижена. Нам потрібні нові технології, які б не завдавали шкоди навколишньому середовищу. Навіть елементарне утеплення фасадів будівель, встановлення сучасних вікон і заміна теплоцентралей може мати суттєвий ефект в плані економії енергії, а, значить, знизить витрати палива і дозволить зменшити шкідливі викиди;
- Дуже діючим способом боротьби з парниковим ефектом є скорочення числа відходів. Людина повинна навчитися використовувати ресурси вдруге, це дозволить ліквідувати сміттєзвалища, які є серйозним джерелом метану, або хоча б істотно скоротити їх обсяг;
- Необхідно припинити хижацьке знищення лісів і зайнятися відновленням зелених масивів. Вирубки обов'язково повинні супроводжуватися висаджуванням нових дерев.
Боротьба з парниковим ефектом і зростанням середньорічної температури повинна вестися на міжнародному рівні, в тісній кооперації між різними країнами. Перші кроки в цьому напрямку вже зроблені, і рух необхідно продовжувати. Вчені пропонують закріпити боротьбу з кліматичними змінами на рівні конституцій держав. Велика роль і неурядових організацій, які постійно піднімають цю тему. Ми повинні чітко розуміти, наскільки невелика наша планета, і як вона вразлива перед людиною.
