В связи с выходом некоторых постановлений, писем и методических указаний природопользователи задают вопросы, касающиеся расчета выбросов парниковых газов, но у контролирующих органов пока нет четких ответов. Тем не менее вопрос активно обсуждается. Начав с базовых знаний и исторической справки о парниковых газах, постараемся осветить данную тему для всех заинтересованных лиц, даже далеких от экологии.

Что такое выбросы парниковых газов и чем они опасны: история вопроса

Основными парниковыми газами (далее — ПГ), в порядке их воздействия на тепловой баланс Земли, являются водяной пар, углекислый газ, метан и озон.

 

СЛОВАРЬ

Парниковые газы — это газы высокой прозрачности в видимом диапазоне и с высоким поглощением в дальнем инфракрасном диапазоне. Присутствие таких газов вызывает парниковый эффект — повышение температуры нижних слоев атмосферы планеты.


 

Для Земли первоочередное значение имеют водяной пар и углекислый газ. Увеличение количества углекислого газа за счет промышленных выбросов в атмосферу приводит к повышению приповерхностных температур, что согласно теории глобального потепления климата приводит к нарушению естественных климатических процессов.

В связи с этой опасностью необходимо снижать выбросы ПГ, и поэтому в 1997 г. было заключено соглашение в г. Киото — Киотский протокол, созданный как дополнительный документ к Рамочной конвенции ООН об изменении климата 1992 г.

В 2015 г. в г. Париже подписано новое соглашение, регулирующее меры по снижению содержания углекислого газа в атмосфере с 2020 г.

Новое соглашение Россией подписано, но не ратифицировано: летом 2016 г. бизнес-сообщество просило президента не утверждать данный документ, т.к. это плохо скажется на экономике. К тому же С. Лавров в своем выступлении на саммите глобального развития в рамках ГА ООН заявил, что Россия перевыполнила свои обязательства по достижению выбросов ПГ ниже уровня 1990 г.

Снижение выбросов парниковых газов в России: план работы

Однако на достигнутом результате мы не остановились. В нашей стране для снижения выбросов ПГ и уменьшения опасности глобального потепления в мире предпринят ряд шагов. В первую очередь разработана законодательная база по данному вопросу. 


Источник: www.profiz.ru

Об этом сообщает Всемирная метеорологическая организация в своем отчете.

Эксперты провели измерение газового состава атмосферы в Северном и Южном полушариях и пришли к выводу, что производство в странах восточной Азии хлорфторуглеродов (ХФУ-11) является наиболее вероятной причиною возрастания их количества в атмосфере.

ХФУ — это мощные парниковые газы, которые также разрушают озоновый слой. Они применялись в старых холодильниках, аэрозолях и растворителях. Их производство регулируется в соответствии с Монреальским протоколом – он вступил в силу с 1989 года. В рамках этого протокола сократилось производство многих ХФУ, а от одного из них — трихлорфторметана – вообще отказались к 2010-му году. Но с 2012 года темпы снижения выбросов замедлились примерно на треть по сравнению с 2000-ми. Изменения в основном связаны с увеличением выбросов ХФУ-11, а не с другими возможными причинами, например возрастанием количества авиарейсов. Об этом, в частности, свидетельствуют результаты моделирования.

Ggemision» />

Несмотря на полный отказ от производства ХФУ (зеленая линия), выбросы остаются на практически прежнем уровне (красная линия — данные Advanced Global Atmospheric Gases Experiment, черная —  National Oceanic and Atmospheric Administration). Серыми линиями показан предполагаемый спад выбросов ХФУ. Фото: ВМО 


2017 год также стал рекордным для других парниковых газов. Так, уровень углекислого газа, метана и оксида азота в атмосфере составляет соответственно 146%, 257% и 122% доиндустриальных показателей (до 1750 года). При чем в 2016 году уровень СО2 и CH4 увеличивался значительно ниже, чем в 2015-м.

«Без быстрого сокращения выбросов CO2 и других парниковых газов изменение климата будет иметь все более разрушительные и необратимые последствия для жизни на Земле. Окно возможностей для действий почти закрыто», — сказал в своем заявлении Генеральный секретарь ВМО Петтери Таалас.

Исследователи отмечают, что 3-5 млн лет тому назад, когда на Земле в последний раз наблюдалась аналогичная концентрация углекислого газа в атмосфере, средняя глобальная температура была на 2-3 градуса выше.

«Самое тревожное заключается в том, что 50% увеличения выбросов с доиндустриального времени приходится на последние 30 лет», — сказала Оксана Тарасова, глава исследования атмосферной среды ВМО.

Ранее ожидалось, что возрастание будет намного ниже, поскольку в предыдущем году наблюдались погодные условия «Эль-Ниньо» (колебание температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана, имеющее заметное влияние на климат). После него обычно рост концентрации CO2 значительно уменьшается.

iv>
  • Наша планета меняется ежедневно. Теперь благодаря исследователям из Университета Цинциннати можно посмотреть, как повлияла деятельность человека на природу за последние четверть века.
  • Экология Северного Ледовитого океана сильно меняется под влиянием глобального потепления, что затрагивает всю фауну региона — моржей, полярных медведей и китов. Так, сегодня арктические льды занимают наименьшую площадь с 1979 года, когда начались регулярные наблюдения в Арктике.

Источник: bykvu.com

Источники выбросов парниковых газов

С момента образования атмосферы на планете появился парниковый эффект. Климат Земли менялся в течение миллионов лет, периодически возникали ледниковые и межледниковые периоды. Эти циклы длились десятки тысяч лет и их источниками были естественные природные процессы:

  • водяной пар;
  • углекислый газ;
  • вулканическая активность;
  • лесные пожары;
  • твердые взвешенные частицы природного происхождения.

За последний век климатические изменения происходят стремительно, особенно с развитием индустриализации. К природным источникам повышения в атмосфере парниковых газов присоединились антропогенные:

  • увеличение концентрации CO2;
  • уничтожение лесов;
  • урбанизация;
  • сельское хозяйство.

Для снижения выброса летучих соединений принимают меры, включающие улучшение технологических процессов на предприятиях. Чтобы продуктивно выполнять принципы для каждой группы выбросов, их объединили в категории.

Категория

Возможные источники выбросов

Нефть
  • Бурение, тестирование нефтяных скважин
  • Обслуживание скважин, нефтяных сланцев, песков
  • Перевозка нефтепродуктов к очистным сооружениям
  • Перевозка сырой нефти
  • Перегонка на нефтеперегонных заводах
  • Распределение очищенных нефтепродуктов на конечных станциях трубопроводов
  • Разливание и случайное высвобождение
Природный газ
  • Бурение, тестирование, обслуживание, закрытие скважин
  • Поломки трубопроводов и других хранилищ
  • Сбор, переработка
  • Работа установок по переработке
  • Перевозка к промышленным покупателям
  • Распределение к конечным покупателям
  • Повреждение трубопроводов, скважин

Опасный потенциал

Усиление парникового эффекта происходит ежегодно. Это связано с нарушением энергетического баланса, который основан на взаимодействии Мирового океана и атмосферы. Циркуляция водных масс и основные течения влияют на планетарный климат. Опасный потенциал имеет смена движения Гольфстрима из-за климатических изменений.

>

Сначала XX века доля парниковых газов продолжает расти, увеличивая интенсивность с каждым годом. Большая часть из них приходится на двуокись углерода. На сегодня именно CO2 отдается главная роль среди всех причин глобального потепления.

Для климатических процессов губительным оказывается постоянное увеличение источников метана. Среди них основные это: сокращение растительных площадей и активное развитие животноводства. В перспективе метановые выбросы более опасны (период распада 10 лет).

Итоговое пребывание половины парниковых газов в атмосфере достигает 200 лет, остальной объём поглощается растительностью, водными массами. Перемешанные парниковые газы способствуют задержанию исходящей от земной поверхности тепловой энергии.

Образование мелких аэрозольных частиц возникает из-за лесных пожаров, выбросов транспорта. Объемы, находящиеся во взвешенном состоянии приводят к замутнению слоев тропосферы и повышению облачного покрова.

Основные парниковые газы Земли

Парниковый эффект возрастает из-за кумулятивного действия основных и второстепенных парниковых газов, которые отлично перемешиваются между собой. От того какими темпами будет развиваться экономика в будущем и зависит насколько быстро изменится климат. Стремительное изменение характерно при отсутствии или несоблюдении мер, снижающих или устраняющих влияние выбросов на атмосферу.


Двуокись углерода по-прежнему главная из причин антропогенного парникового эффекта и составляет 80%. На метан приходится до 19%, другие виды до 2%. По сравнению с началом производственной революции XVIII века выброс в атмосферу CH4 и CO2 вырос с 30% до 150%. По гигиеническим стандартам ВОЗ существует предельно допустимая концентрация озона, превышение которого приводит к преждевременному старению легких.

Водяной пар

До 70% «эффекта парника» приходится на долю газа естественного происхождения. Увеличение количества водяного пара прямо пропорционально повышению температуры воздуха. Это замкнутый круг, в котором есть и благоприятное действие. Формирование облачной массы защищает атмосферу от солнечных лучей, предотвращая ее перегрев.

Углекислый газ

К природной части парникового газа добавляется большая масса CO2, которая образуется от:

  • сжигания топливных ископаемых;
  • разложения биомассы;
  • уничтожения растительности;
  • технологических процессов;
  • обмена веществ в биосфере.

Определенный процент от общего количества поглощается лесами, но как источника очищения воздуха их уже не хватает.

Метан

Вторым по распространённости значится парниковый газ метан. Среди основных его источников это:

  • развитие скотоводства;
  • сокращение площади лесных насаждений;
  • производство сельскохозяйственных продуктов;
  • утечка из хранилищ при нарушении герметизации.

Хотя этот углеводород и не долговечен, но масштабное увеличение глобальных выбросов, привело к тому, что он в 23 раза сильнее задерживает тепло в атмосфере.

Тропосферный озон

Этот газ присутствует в тропосфере, стратосфере и мезосфере. Состояние стратосферного озонового слоя влияет на степень защиты от ультрафиолетового излучения. Тропосферный озон — полноценный парниковый газ, который нарушает радиационный фон Земли и способен изменять концентрацию других газов (метана).

Второстепенные парниковые газы

По распространению и концентрации в атмосфере второстепенных газов меньше, чем главных. Газообразные элементы этих групп являются озоноразрушающими. По подсчетам к середине XXI века влияние оксида азота, фреонов может быть приравнено к углекислому газу. Фторхлоруглероды — это единственный вид соединений, который не встречается в естественной среде.

Канадские исследователи из Торонтского университета открыли новый парниковый газ — перфтортриабутиламин. Он увеличивает прогрев Земли более чем в 7000 раз за 100 лет, но пока при небольших концентрационных выбросах серьезной угрозы не представляет.

Оксиды азота

Высокоочищенная продукция применяется в медицине для ингаляционного наркоза, в пищевой промышленности в качестве искусственных добавок. Неочищенные фракции применяются в двигателях внутреннего сгорания.


Но массовое проникновение оксида азота в атмосферу связано с сельскохозяйственной производительностью. Основным источником считается газ, выделяющийся из стоков животноводческих хозяйств и разложившихся в почве азотистых удобрений.

Фреоны

Эта группа углеводородов применяется в качестве аэрозолей и хладагентов для холодильных установок, кондиционеров. Превышают парниковую активность углекислого газ до 8500 раз. Многие страны отказалась от фреонов и перешли на менее опасные гидрофторуглероды.

Новый парниковый газ

Перфторуглероды образуются при изготовлении электротехники, алюминия, растворителей, хладагентов, смазочных масел. В потенциале загрязнение парниковыми газами с содержанием фтора намного опаснее.

Гексафторид серы необходим для пожаротушения, выбросы в атмосферу происходят при изготовлении электроизоляционного материала и применении в металлургии. Способен кумулировать тепловое излучение.

Расчет парниковых газов

Фактическая отчетность о выбросах входит в национальную систему оценки антропогенных воздействий многих стран. Для контроля учитывается выброс источником за длительный период (12 месяцев).

В расчет водяные парниковые газы не входят, так как связанная с ними опасность не просматривается.

Смешанные газообразные элементы долго присутствуют в атмосфере и в расчете указывается суммарный парниковый эффект.

Чтобы рассчитать ущерб экосистеме требуется:

  1. Установить объем топлива, которое сжигается за год.
  2. Полученное количество умножают на коэффициент выброса каждого газа по отдельности.
  3. Для наблюдения итоговые коэффициенты по каждому виду пересчитывают в единицы CO2-эквивалента.
  4. В итоге в отчётной документации предоставляется суммарный счет всех парниковых газов.

Пути решения проблемы

Международное сообщество постоянно разрабатывает и усовершенствует новые направления по сокращению выбросов парниковых газов. Экополитика направлена на снижение топливного потребления. Эта мера выполнима при переходе на безтопливный транспорт.

Наложение запрета на вырубку лесов влияет на улучшение состояния экосистемы, так как именно растительность поглощает до половины CO2. Сохраненные лесные участки в тропических странах оптимизировали мировые индексы по выбросу газов.

Международные экологические организации контролируют деятельность газо- и нефтеперерабатывающих компаний по метановым выбросам во многих странах.

Производство газовых водонагревателей и бойлеров по установленным европейским стандартам обязано соблюдать требования по выбросу углекислоты во время их работы.

Возобновляемая энергия — вызов парниковым газам

С экологической точки зрения все большую известность набирает биоэнергетика. Инвестиции, вкладываемые в эту отрасль неуклонно растут. Под биоэнергетикой понимают получение энергии вследствие естественных процессов, которые регулярно протекают в природе. Солнечный свет, ветер, приливы, водные потоки представляют важное значение для технических нужд.

При возобновляемой энергии работа ветряных, солнечных, гидравлических станций сопровождается «нулевой эмиссией CO2». На основе технологий энергосбережения во Франции построена фотоэлектрическая станция — Cestas. Лидерские позиции по ветроэнергетике занимают Китай и США.

Для получения биотоплива (этанола), способного ликвидировать парниковые газы от сжигания топлива во многих странах мира, выращивают энергетические культуры. В Северной Америке «зеленое топливо» вырабатывают из рисовой, зерновой целлюлозы, в Бразилии из сахарного тростника.

Уменьшение выбросов парниковых газов

С каждым годом экологическое состояние планеты ухудшается. Поэтому уменьшению выбросов в атмосферу способствуют следующие меры:

  • модернизация промышленных производств;
  • охрана и возобновление лесных насаждений;
  • усовершенствование накопителей газообразных веществ;
  • финансовое стимулирование сниженными налогами при применении энергосбережения;
  • использование экотоплива и электромобилей;
  • введение штрафов за загрязнение окружающей среды.

Источник: bezotxodov.ru

 Автор: Сорохтин О. Г.

Доктор физико-математических наук О. Г. СОРОХТИН,

Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН

стр. 40


Существуют на первый взгляд очевидные истины, которые часто принимают просто на веру. До открытия Коперника в 1543 г. (да и долго после него) очевидным казалось, что Солнце вращается вокруг Земли, а не наоборот. И доказательством тому считали ежедневное — с утра до вечера — движение светила по небосводу с востока на запад. Аналогичная ситуация «очевидности» возникла сейчас в связи с идеей парникового эффекта земной атмосферы. Дело в том, что содержащиеся в ней углекислый газ, метан, озон поглощают тепло, идущее от прогретой поверхности планеты, за счет чего нагревается и воздух. Многие ученые делают вывод: чем больше в атмосфере накапливается таких газов, особенно СО 2 , тем теплее становится климат. Вроде бы, очевидно? Но вероятность этого еще надо проверить.


Статьи данной рубрики отражают мнение автора (прим. ред.)

стр. 41


Экспериментально определенная зависимость температуры в тропосфере и стратосфере Земли от высоты (кривая 4) и в тропосфере Венеры (1 и 2) в сопоставлении с соответствующими теоретическими распределениями (5 и 3), построенными по адиабатической теории парникового эффекта.

Парниковые газы в атмосфере

РЕАЛЬНА ЛИ УГРОЗА?

Идею о разогреве земной атмосферы парниковыми газами впервые высказал в конце XIX в. шведский ученый Сванте Аррениус, и с тех пор она принимается как само собой разумеющееся. Эта точка зрения и сейчас доминирует в заключениях Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), организаций Гринпис, Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП), Всемирной метеорологической организации (ВМО), а также в выводах ряда российских экологических и научных объединений. Она отражена и в решениях международных экологических конгрессов в Рио-де-Жанейро (1992 г.) и Киото (1997 г.). По прогнозам сторонников этой идеи, к 2100 г. средняя температура воздуха может возрасти на 2,5-5 С, а в связи с таким потеплением уровень воды в океане повысится на 0,6- 1 м. В итоге не исключены серьезные проблемы для густонаселенных районов побережий континентов, а в России — для газо- и нефтедобывающих предприятий в низменных зонах ее северной части. Прогнозируют и другие губительные для природы последствия глобального потепления — расширение пустынь, эрозию почв и т.д.

Правительства развитых стран, часто под давлением экологических организаций, вынуждены выделять огромные средства на предотвращение последствий потепления климата, якобы связанного с антропогенными выбросами в атмосферу парниковых газов. Насколько оправданы эти расходы? Действительно ли накапливающийся в атмосфере СО^ представляет реальную угрозу?

При ближайшем знакомстве с проблемой выяснилось: о парниковом эффекте говорят много, но его теоретического обоснования в науке нет. В разное время специалисты выясняли влияние концентрации СО 2 на климат Земли, причем по разным моделям, в которые они вводили многочисленные и не всегда устойчивые параметры. И чем больше их было, тем модель считалась ближе к реальности. В результате подобного подхода выводы оказывались некорректными, поскольку на самом деле модель тем устойчивее, чем меньше в ней использовано исходных параметров.

Когда я попытался построить теорию парникового эффекта, оказалось: наиболее перспективный подход к ней — синергетический. Суть его в следующем. Атмосфера Земли — яркий пример открытой диссипативной (рассеивающей энергию) системы, описываемой нелинейными уравнениями математической физики. Это означает, что в определенных масштабах пространства и времени в ней возможна самоорганизация физических полей и формирование устойчивых термодинамических структур. Применяя такой подход, при расчетах следует пользоваться только наиболее значимыми параметрами среды и определяющими характеристиками управляющего процесса. Например, осредненным значением энергии поступающего на Землю солнечного излучения, средним давлением атмосферы, ее молекулярным весом и теплоемкостью. Надо также учесть действие отрицательной обратной связи между альбедо (отражающей способностью) тропосферы и средней температурой земной поверхности. В этом случае можно получить наиболее достоверные, осредненные для всей планеты характеристики парникового эффекта.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

Парниковый эффект — это разность между средней температурой поверхности планеты и ее радиационной (эффективной) температурой в космосе. Первая в среднем по всей Земле равна примерно +15 о С, вторая — -18 о С, так что парниковый эффект сейчас составляет +33 о С. Поскольку атмосфера Земли сравнительно плотная, то в ее нижнем (и наиболее плотном) 12- километровом слое — тропосфере — тепло переносится не радиационным путем (как считают сторонники «классического» — по Сванте Аррениусу — подхода к парниковому эффекту), а конвективными движениями воздушных масс, когда нагретый воздух расширяется и поднимается, а холодный сжимается и опускается. Радиационный же перенос

стр. 42


Поверхностные температуры Саргассова моря (с осреднением около 50 лет), определенные по изотопным отложениям кислорода в остатках планктонных морских организмов, погребенных в донных отложениях, Горизонтальной линией отмечена средняя температура за 3000-летний период.

Парниковые газы в атмосфере

тепла преобладает лишь в стратосфере и более высоких разреженных слоях.

Отсюда можно сделать вывод: среднее распределение температуры в толще тропосферы должно быть близким к адиабатическому (учитывающим расширение и охлаждение воздуха при подъеме и, наоборот, сжатие и разогрев при опускании). Этот процесс регулируется давлением атмосферы, а также эффективной теплоемкостью воздуха, включающей дополнительный разогрев за счет поглощения парниковыми газами инфракрасного излучения земной поверхности и выделения тепла при конденсации влаги. Последний процесс порождает облачность, а она — главный фактор, определяющий отражательную способность Земли. В результате создается сильная отрицательная обратная связь между приземной и радиационной температурами, что приводит к стабилизации теплового режима тропосферы. Действительно, любое возрастание приземной температуры усиливает испарение влаги и увеличивает облачность, а это, в свою очередь, повышает альбедо планеты. В итоге от облаков в космос отражается больше солнечного тепла, на Землю же его поступает меньше. И средняя температура ее поверхности понижается до прежнего уровня.

Кроме того, при любой отрицательной обратной связи в системе реакция на ее выходе должна быть пропорциональна воздействию на входе. В нашем случае входным сигналом служит температура, характеризующая солнечное излучение вблизи Земли. Отсюда следует другой вывод: от нее линейно зависит средняя приземная температура. Этих двух условий (первый и второй выводы) вполне достаточно для однозначного определения средней температуры на любом уровне земной тропосферы. Ее распределение здесь, полученное при использовании названных условий, практически полностью совпадает с аналогичным распределением в тропосфере так называемой стандартной модели земной атмосферы со средним градиентом 6,5 град/км (это, по существу, осредненная по всей Земле зависимость температуры от атмосферного давления).

Чтобы проверить универсальность выведенных закономерностей, я провел температурный расчет для плотной углекислотной тропосферы Венеры. Результаты оказались впечатляющими: величины с точностью до 1-2% совпали со значениями температуры, измеренными на Венере советскими и американскими космическими аппаратами. Таким образом было показано: средняя температура на любом уровне достаточно плотной планетной тропосферы (с давлением выше 0,2 атм.) определяется интенсивностью солнечного излучения, атмосферным давлением и эффективной теплоемкостью воздуха.

Созданная модель позволяет оценить и долю участия всех составляющих переноса тепла в общем процессе регулировки тропосферной температуры. Соответствующие расчеты показали: земная поверхность отдает воздушным массам, участвующим в конвективном массообмене, примерно 67% тепла, радиационный перенос добавляет 11, а при конденсации влаги выделяется еще 22% тепла. На Венере же, где тропосфера существенно плотнее, относительный прогрев газовой оболочки горячей поверхностью планеты по сравнению с Землей снижается до 55%, тогда как вклад радиационной составляющей в конвекцию оказывается значительно большим — примерно 45%.

Построенная модель парникового эффекта Земли по сути одномерна, дающая только зависимость температуры от высоты, хотя сама планета и представляется в ней не имеющей размеров точкой. В то же время она наиболее точная при определении глобальных характеристик тропосферы, например, ее парникового эффекта, среднего распределения в ней температуры, величины радиационной или влаго- конденсационной составляющей выделения тепла. Применяя закон освещения сферы, выведенный Ламбертом в 1760 г., и введя широту местности, эту модель можно перевести в двумерную, а используя долготу и сезонные колебания освещенности планеты — в трехмерную. Правда, тогда заметно снизится точность определения зависимости парникового эффекта от состава атмосферы.

Чтобы получить локальные климатические характеристики, в такие модели следует ввести альбедо земной поверхности и привнес тепла

стр. 43


стр. 44


Корреляция температурных колебаний воздуха в Северном полушарии (черная кривая) с числом пятен на Солнце, выраженным в числах Вольфа (красная кривая).

Парниковые газы в атмосфере

циклонами. Тогда становится вполне понятным переохлаждение в зимнее время территорий под антициклоническими областями, скажем, в Антарктиде или Якутии. Из-за высокой отражательной способности снежного покрова и без привноса тепла температура земной поверхности там сильно снижается. В летние же периоды в антициклонических областях с сухим воздухом приземные слои, наоборот, перегреваются (на 4-5 о С, а то и больше) и возникают засухи, что часто случается, например, в заволжских степях.

НАКАПЛИВАНИЕ СО 2 ПОЛЕЗНЫЙ ФАКТОР

Убедившись в справедливости адиабатической теории парникового эффекта, можно выполнить несколько прогнозных расчетов. Если мысленно заменить азотно-кислородную атмосферу нашей планеты углекислотой, свойственной Венере (но сохранить «земное» давление в 1 атм.), то средняя приземная температура понизится примерно на 2 о С, а отнюдь не повысится, как принято считать. При аналогичной мысленной замене углекислотной атмосферы Венеры азотно-кислородной земной (с сохранением венерианского давления 91 атм.), ее поверхностная температура увеличится почти на 200 С (т.е. с 462 до 658 С). Отсюда следует: насыщение атмосферы углекислым газом, несмотря на поглощение им теплового излучения Земли, никогда не повышает, а, наоборот, только понижает и парниковый эффект, и среднюю поверхностную температуру планеты.

Эти, казалось бы, парадоксальные результаты легко объяснить. Напомню: тепло из тропосферы выносится в основном благодаря конвекции, а регулируют этот процесс давление атмосферы и эффективная теплоемкость воздуха. Действительно, нагретые при поглощении инфракрасного излучения объемы воздуха расширяются, становятся легче и быстро поднимаются вверх — вплоть до стратосферы, где они теряют избытки тепла с радиационным излучением. Таким образом, насыщение атмосферы углекислым газом может только ускорить конвективный массообмен в тропосфере, но никак не изменить ее температурный режим. Кроме того, при одинаковых давлениях (массах) теплоемкость углекислотной атмосферы меньше, чем азотно- кислородной. А из-за большей плотности СО 2 первая оказывается тоньше и потому хуже сохраняет тепло на поверхности планеты, чем толстое «пуховое одеяло» азотно-кислородной атмосферы, обладающее к тому же и повышенной теплоемкостью.

Рассмотрим теперь, как на климат Земли влияют антропогенные выбросы в атмосферу углекислого газа. По разным оценкам, за счет сжигания природного топлива туда его ежегодно поступает около 5- 7 млрд. т, или 1,4- 1,9 млрд. т чистого углерода. Такая колоссальная масса не только снижает теплоемкость и влияет на состав газовой смеси атмосферы, но и несколько увеличивает ее общее давление. Поскольку оба процесса идут в противоположных направлениях, средняя температура земной поверхности почти не меняется. Этого не произойдет даже при двукратном увеличении концентрации СО 2 в атмосфере, что, кстати, ожидается к 2100 г. К тому же большая часть попадающего туда СО 2 растворяется в водах океана, а затем при гидратации пород дна связывается в карбонатах. Наряду с углеродом в них может перейти и часть атмосферного кислорода. Тогда вместо слабого повышения атмосферного давления следует ожидать его незначительное уменьшение, а значит, столь же слабое похолодание климата. Но уж никак не существенное его потепление, как предполагают сторонники «классического» подхода к парниковому эффекту

К аналогичным выводам сейчас пришли и многие специалисты США, исследовавшие изменения климата в различных регионах Северной Америки. Согласно их данным, в наше время фактически не происходит никакого потепления. Вот что пишет Ф. Зейтц, бывший президент Национальной академии наук США: «Экспериментальные данные по изменению климата не показывают вредного влияния антропогенного использования углеводородов. В противоположность этому, имеются веские свидетельства,

стр. 45


что увеличение содержания в атмосфере углекислого газа является «полезным». Зейтц подготовил Петицию ученых правительству своей страны, в которой призвал отказаться от Международного соглашения по глобальному потеплению климата, заключенного в Киото в 1997 г., и от других подобных документов. В Петиции, в частности, сказано: «Не существует никаких убедительных научных свидетельств того, что антропогенный выброс диоксида углерода (углекислого газа), метана или других парниковых газов вызывает или может в обозримом будущем вызвать катастрофические прогревания атмосферы Земли и разрушение ее климата. Кроме того, имеются существенные научные свидетельства, что увеличение в атмосфере концентрации диоксида углерода положительно влияет на естественный прирост растений и животных на Земле». К настоящему времени данную Петицию подписали десятки тысяч ученых и инженеров США.

Итак, даже значительные техногенные выбросы углекислого газа в атмосферу Земли фактически не влияют на осредненные показатели ее теплового режима и на парниковый эффект. Более того, увеличение

стр. 46


концентрации этого газа — полезный фактор, повышающий продуктивность сельского хозяйства и способствующий эффективному восстановлению растительности, например в тропических районах, где идет массовое сведение лесов.

Если глобальный климат и становится заметно теплее, то причину, скорее всего, надо искать в другом — в неустойчивости океанских течений или изменениях их циркуляции, прецессии оси вращения Земли, наконец, в колебаниях солнечной активности (существует весьма устойчивая корреляция между осредненной температурой земной поверхности и числом солнечных пятен). Не следует также забывать: идущее сейчас так называемое вековое потепление климата планеты началось еще в XVII в., когда не могло быть и речи о техногенных выбросах углекислого газа.

Что же касается потепления последних десятилетий (если оно и в самом деле происходит), то вероятнее всего, это явление временное, некое колебание на фоне долговременного изменения климата. Аналогичные процессы в природе широко распространены: вспомним хотя бы изменения уровня Каспийского моря — после столетий аномально низких его значений в середине 80-х годов XX в. оно вдруг стало подниматься, да еще с катастрофической быстротой * .

К сказанному можно добавить: примерно с середины мезозоя (150-100 млн. лет назад) на нашей планете идет постепенное похолодание климата, объясняющееся тем, что азот удаляется из атмосферы и связывается в нитратах и нитритах почвенного покрова. Причем в настоящее время это похолодание не компенсируется даже плавным увеличением интенсивности солнечного излучения. О подобном эволюционном процессе говорят и многочисленные геологические данные, показывающие: в мезозое на Земле не было никаких оледенений; они появились лишь в середине кайнозоя (около 40 млн. лет назад) в Антарктиде, а в последние 1-2 млн. лет периодически происходят и в Северном полушарии. Сейчас мы живем в межледниковом стадиале. Но когда на смену ему придет новая фаза оледенения, она, скорее всего, будет особенно суровой.

ПРИЧИНУ ПОДМЕНЯЮТ СЛЕДСТВИЕМ

Обсуждая проблему парникового эффекта, нельзя, конечно, обойти молчанием аргументы, которыми пользуются последователи идеи о прямом воздействии концентрации СО 2 на температуру земной тропосферы. Так, они оперируют данными о содержании углекислого газа в древних слоях фирна Гренландии и Антарктиды, свидетельствующих, что в периоды межледниковых потеплений концентрация СО 2 в атмосфере всегда повышалась. Аналогичный эффект, и даже значительно сильнее, был присущ, по их мнению, теплому меловому периоду в истории Земли (130-60 млн. лет назад). Однако объясняя эти явления, они подменяют причину следствием: ведь повышение концентрации углекислого газа в атмосфере не обязательно должно было вызвать потепление — оно само могло быть результатом такого повышения. Во всяком случае, в колебаниях климата, определенных по керну ледникового покрова Антарктиды, температурные изменения явно опережают соответствующий ход концентрации СО 2 , и значит, являются первичными. Такое опережение достигает нескольких тысяч лет, за которые полностью перемешиваются воды Мирового океана — главного резервуара СО 2 на Земле.

Все объясняется отрицательной температурной зависимостью растворимости СО 2 в океанских водах и законом Генри (1803 г.), устанавливающим динамическое равновесие между концентрацией газа в атмосфере и гидросфере. Сейчас в Мировом океане углекислого газа примерно в 57-60 раз больше, чем в атмосфере. Если его содержание там изменится, то установится новое равновесие, при котором часть СО 2 перейдет в атмосферу, или, наоборот, из нее в океан. Но поскольку растворимость углекислого газа в воде заметно уменьшается с ростом температуры, то всегда потеплению климата будут соответствовать увеличения концентрации СО 2 в атмосфере, а похолоданиям — снижения.

То же самое можно сказать и о меловом периоде. Тогда средняя температура вод Мирового океана была примерно на 15 о С больше современной, давление углекислого газа в атмосфере, по моим оценкам, также превышало нынешнее в 1,7-2 раза. Однако возросшее содержание СО 2 стало естественным следствием теплого климата того времени, а вовсе не его причиной. Причина же, по- видимому, связана с некоторым повышением атмосферного давления в мезозое (когда усиленно генерировался кислород после появления и широкого распространения на Земле цветковых растений) и с дрейфом континентов. В результате большинство материков в ту эпоху располагалось в низких и умеренных широтах планеты, а теплые океанские течения проникали в высокие, согревая побережья близких к полюсам континентов (например, Антарктиды). Поэтому средняя температура воздуха на Земле в меловом периоде была на 2,5- 3 о С выше современной, а климат более ровный, без ледяных шапок на полюсах.

В заключение хочу отметить: недавно Президент США Дж. Буш, учитывая заключения американских ученых, решил выйти из принятого в Киото соглашения о влиянии концентрации СО 2 на климат. Считаю, что настало время пересмотреть традиционные взгляды на природу парникового эффекта и прекратить пугать общественность и правительство якобы тяжелыми последствиями антропогенных выбросов углекислого и других парниковых газов. Нужно также понять, что накопление СО 2 в земной атмосфере не приведет ни к каким губительным последствиям для экологии и климата планеты, а польза может оказаться большой, поскольку углекислый газ стимулирует развитие жизни и, являясь «хлебом» для растений, увеличивает продуктивность сельского хозяйства.


* См.: Е. В. Мухина, Е. И. Игнатов, П. А. Каплин. Каспий: катастрофа, гипотезы и стратегия. — Наука в России, 1994, N 4 (прим. ред.).

© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/ПАРНИКОВЫЕ-ГАЗЫ-В-АТМОСФЕРЕ-НЕ-ВЫЗЫВАЮТ-ПОТЕПЛЕНИЕ-КЛИМАТА

Источник: elibrary.com.ua

  • PROF2 →
  • Обучаем по направлениям: →
  • Обучение монтажников кондиционеров и систем вентиляции →
  • Полезные материалы и статьи монтажнику кондиционеров и систем вентиляции →
  • Фрагменты учебных курсов →
  • Хладагенты →
  • Влияние хладагентов на истощение озонового слоя и глобальное потепление →
  • Парниковые газы



Главным парниковым газом является водяной пар (H2O), который ответственен примерно за две трети природного парникового эффекта. Другие основные парниковые газы – это углекислый газ (СО2), метан (СН4), азотистый оксид (N2O) и фторированные парниковые газы. Эти газы регулируются Киотским Протоколом.

ХФУ и ГХФУ – это также парниковые газы, но регулируемые скорее Монреальским, чем Киотским Протоколом.

Стратосферный озон сам является парниковым газом. Таким образом, истощение озона послужило смягчению некоторых аспектов по изменению климата, в то время как восстановление озонового слоя добавит климатических изменений.

Углекислый газ

Основной участник усиления (искусственного) парникового эффекта это диоксид углерода (СО2). В промышленных странах СО2 представляет более, чем 80% выбросов парниковых газов.

В настоящее время, в мире выделяется более 25 млрд. тонн углекислого газа каждый год. СО2/sub> может оставаться в атмосфере от 50 до 200 лет, в зависимости от того, как он возвращается в оборот земли и океанов.

Метан

Второй наиболее важный парниковый газ для усиления парникового эффекта – это метан СН4. С начала промышленной революции концентрации атмосферного метана удвоились и вносят 20% вложений в усиление эффекта парниковых газов. В промышленных странах метан типично составляет 15% выбросов парниковых газов.

Антропогенные выбросы метана связаны с горной промышленностью, сжиганием органического топлива, скотоводства, выращивание риса и мусорные свалки.
ПГП метана в 23 раза больше, чем у СО2.

Закись азота

Закись азота (N2O) естественно высвобождается из океанов и тропических лесов и бактериями в почвах. Источники влияния человека включают азотистые удобрения, сжигание органических топлив и промышленное производство химикатов, использующих азот, например, обработка сточных вод.

В индустриальных странах N2O несет ответственность примерно за 6% выбросов парниковых газов. Как СО2 и метан, закись азота – это парниковый газ, чьи молекулы поглощают тепло, которое пытается испариться в космос. N2O имеет в 310 раз больший потенциал, чем СО2.

С начала индустриальной революции, концентрации закиси азота в атмосфере увеличились на 16% и вносят вклад от 4 до 6 % в усиление парникового эффекта.

Фторированные парниковые газы

Финальная группа парниковых газов включает в себя фторированные составляющие, такие, как гидрофторуглероды (ГФУ), которые используются, как хладагенты и пенообразующие агенты, перфторированные углероды (ПФУ), которые выделяются во время производства алюминия; и серные гексафлориды (СГФ—SF6), которые используются в электронной промышленности.

Это единственные парниковые газы, которые не производятся в природе.

Атмосферные концентрации малы, они составляют около 1,5% в целом от выбросов парникового газа индустриальных стран. Однако, они чрезвычайно мощные; они имеют в 1000—4000 раз больший потенциал, чем СО2, а некоторые – более чем в 22000 раз.

ГФУ – одна из альтернатив ГХФУ в охлаждении, воздушном кондиционировании и пенообразовании. Последствия этих мощных парниковых способностей являются, таким образом, одним фактором, который должен быть учтен при выборе альтернатив и развитии стратегий ликвидации.

Источник: www.prof2.ru