главнаяреклама на сайтезаработоксотрудничество Коллекция рефератов Otherreferats
 
 
Сколько стоит заказать работу?   Искать с помощью Google и Яндекса
 





Глобальные климатические изменения

Парниковый эффект, накопление углекислого газа в атмосфере. Таяние ледников как признак глобального потепления. Сокращение озонового слоя, кислотные дожди. Борьба с загрязнением атмосферного воздуха Предотвращения неблагоприятных изменений климата.

Рубрика: Экология и охрана природы
Вид: курсовая работа
Язык: русский
Дата добавления: 26.12.2010
Размер файла: 43,0 K

Полная информация о работе Полная информация о работе
Скачать работу можно здесь Скачать работу можно здесь

рекомендуем


Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже.

Название работы:
E-mail (не обязательно):
Ваше имя или ник:
Файл:


Cтуденты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны

Подобные работы


1. Парниковый эффект не существует! Атмосфера уменьшается
Увеличивается ли атмосфера? Современные условия потепления климата. Происхождение углекислого газа с химической точки зрения, замена кислорода в атмосфере. Увеличение газов в атмосфере (тепличный эффект). Обоснование явления глобального потепления.
статья [59,1 K], добавлена 24.07.2011

2. Парниковый эффект
Глобальный экологический кризис. Увеличение в атмосфере концентраций углекислого газа, метана и других парниковых газов. Нарушение радиационного баланса атмосферы. Накопление аэрозолей в атмосфере, разрушение озонового слоя.
реферат [14,1 K], добавлена 25.10.2006

3. Экологический кризис планеты
Рассмотрение преобразующего влияния человека на природу. Основные черты изменения климата планеты: "парниковый эффект", кислотные дожди, истощение озонового слоя, признаки потепления атмосферы планеты. Экологическое обучение и воспитание в обществе.
реферат [17,8 K], добавлена 05.10.2012

4. Глобальные проблемы экологии
Глобальные изменения в атмосфере. Разрушение озонового слоя. Континентальные проблемы, причины вымирания массы тропических видов растений и животных. Парниковый эффект и возможные последствия изменения климата. Угроза для экосистем и биоразнообразия.
реферат [23,3 K], добавлена 13.10.2011

5. Экологические проблемы атмосферы. Кислые осадки. Проблема озонового слоя в атмосфере. Понятие о парниковом эффекте
Локальный экологический кризис. Экологические проблемы атмосферы. Проблема озонового слоя. Понятие парниковый эффект. Кислотные дожди. Последствия кислотных осадков. Самоочищение атмосферы. Какие приоритеты считать основными? Что важнее экология или НТП.
реферат [36,5 K], добавлена 14.03.2007

6. Парниковый эффект
Антропогенное воздействие, техногенная нагрузка, рост населения как причины накопления углекислого газа в атмосфере. Парниковый эффект и глобальные экологические проблемы: снижение природно-ресурсного потенциала, устойчивости ландшафтов и геосистем.
курсовая работа [36,8 K], добавлена 02.12.2010

7. Проблема изменения климата на Земле
Причины изменения климата. Комплексность климатической системы Земли. Понятие и сущность парникового эффекта. Глобальное потепление и воздействие на него человека. Последствия глобального потепления. Меры, необходимые для предотвращения потепления.
реферат [30,8 K], добавлена 10.09.2010

8. Антропогенные воздействия на атмосферу
Охрана атмосферного воздуха - ключевая проблема оздоровления окружающей природной среды. Загрязнение атмосферного воздуха, источники загрязнения. Глобальные экологические последствия загрязнения атмосферы. Нарушение озонового слоя. Кислотные дожди.
реферат [33,4 K], добавлена 13.04.2008

9. Проблемы парникового эффекта и разрушение озонового слоя
Влияние теплового режима поверхности Земли на состояние атмосферы. Защита планеты от ультрафиолетовой радиации озоновым экраном. Загрязнение атмосферы и разрушение озонового слоя как глобальные проблемы. Парниковый эффект, угроза глобального потепления.
реферат [39,3 K], добавлена 13.05.2013

10. Парниковый эффект – глобальная экологическая проблема
Накопление углекислого газа в атмосфере - одна из основных причин парникового эффекта. Углекислый газ действует в атмосфере, как стекло в оранжерее: он пропускает солнечную радиацию и не пропускает обратно в космос инфракрасное (тепловое) излучение Земли.
реферат [6,7 K], добавлена 26.12.2004


Другие работы, подобные Глобальные климатические изменения


Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экологии и защиты окружающей среды

Тема: “Глобальные климатические изменения”

Студент: Розов И. Е.

Группа: ПГС-182(2)

Выполнил: 14ноября 2008г

Руководитель: Болдырева К.Л.

Мурманск2008

Введение

Озабоченность глобальными экологическими проблемами (отразившаяся, в частности, в подписании международных Конвенций по климату и биоразнообразию в июне 1992 г.) примечательная черта нашего времени. Люди все более ощущают себя обитателями одной планеты, обязанными во имя будущего объединить усилия для решения стоящих перед ними насущных проблем. К сожалению, понимание этих проблем неадекватно желанию разрешить их самым простым и быстрым способом разрыв, который может привести к нежелательным последствиям.

1. Проблема глобальных климатических изменений

Проблема глобальных климатических изменений оказалась в центре внимания в связи с ожидаемым потеплением, вызванным техногенными выбросами парниковых газов и таянье ледников.

1.1 Парниковый эффект - глобальная климатическая проблема

Накопление углекислого газа в атмосфере - одна из основных причин парникового эффекта. Углекислый газ действует в атмосфере, как стекло в оранжерее: он пропускает солнечную радиацию и не пропускает обратно в космос инфракрасное (тепловое) излучение Земли. Содержание парниковых газов - СО2, метана и др. - неуклонно увеличивается. Двуокись углерода в атмосфере действует как мощный поглотитель земного излучения, которое в противном случае рассеивалось бы в космическом пространстве. Поглощая и вновь отдавая эту энергию излучения, двуокись углерода делает атмосферу теплее, чем она была бы в противном случае.

Фотосинтез способствует уменьшению двуокиси углерода. Растения усваивают из воздуха СО2 и строят из нее свою биомассу. Вся растительность суши усваивает из атмосферы около 20-30 млрд. т. углерода в форме его двуокиси. Один квадратный метр тропического леса извлекает из воздуха 1-2 кг углерода. Около 40 млрд. т. углерода усваивают в год микроскопические водоросли, плавающие в океане.

Однако растительность Земли не способна справиться с всё увеличивающимся загрязнением атмосферы, что приводит к изменению климата. По сравнению с до индустриальной эпохой содержание двуокиси углерода в атмосфере увеличилось на 28%.

Это приведет к перераспределению осадков, увеличению числа засух, изменится режим речного стока. Растает верхний слой вечной мерзлоты, которая занимает в России около 10 млн. км2.

Анализ динамики климатических данных показал, что в 80-х - начале 90-х гг. среднегодовые температуры на северной половине Восточно-Европейской равнины возросли из-за теплых зим, отмечена сопряженность ареалов максимальной изменчивости климатических характеристик с географическим распределением загрязнений атмосферы.

В результате антропогенных выбросов парниковых газов изменяется климат, что ведет к негативным последствиям практически во всех областях деятельности человека.

В России изменения климата отразятся на сельском, лесном и водном хозяйстве. В зоне вечной мерзлоты, (а это около 55% площади всей страны), в результате таяния льдов при потеплении климата станет разрушаться хозяйственная инфраструктура, будет нанесен ущерб добывающей промышленности, транспортным, энергетическим системам, коммунальному хозяйству. Подъём уровня Мирового океана приведет к затоплению береговой зоны, будут затоплены населенные пункты, пострадает лесное хозяйство, живой и растительный мир. Изменение климата повлияет и на здоровье человека, возможно распространение многих видов заболеваний.

Такого рода опасения были существенно подкреплены обнародованным в 1990 г. докладом первой рабочей группы Международного пленума по климатическим изменениям, составленным 170 авторитетными специалистами из 25 стран (и еще 200 ученых были привлечены к рецензированию доклада). По их единодушному мнению, парниковый эффект уже дал потепление на 0,3-0,6 (0,5) °С с конца 19 в. Удвоение содержания CO2 в атмосфере произойдет к 2035 г. Соответствующее глобальное потепление составит от 1,5° до 4,5°С, скорее всего около 2,5°С. К этому времени ожидается подъем уровня моря от 8 до 29 см (около 20 см) и до 65 см к 2100 г. На обширных пространствах Евразии и Северной Америки, включая основные житницы, установится летний сухой климат.

А в 1992 г. страны - члены ООН подписали Конвенцию ООН об изменении климата, которая ратифицирована Россией 4 ноября 1994 г. и вступила в силу 6 марта 1995 г. Цель Конвенции - добиться стабилизации парниковых газов в атмосфере на уровне, которое бы не допускало опасного антропогенного воздействия на климат Земли.

В 1996 г. правительство России приняло федеральную целевую программу ''Предотвращение опасных изменений климата и их отрицательных воздействий''.

Суммарные промышленные выбросы углерода в России в 1990 г. составили около 650-700 млн. т. Наиболее загрязняющими атмосферу отраслями являются топливно-энергетическая, нефтехимическая, металлургическая и транспортная.

Воздействие энергетики на состояние воздушного бассейна определяются в основном видом сжигаемого топлива. Выбросы электростанций, потребляющих уголь, составляют 139 млн.кг в год окислов серы, 21 млн. кг окислов азота, 5 млн. кг твердых частиц.

Черная металлургия - следующий по интенсивности источник загрязнения атмосферы. Огромную роль в загрязнении атмосферы играют выбросы сталеплавильных цехов.

Большое количество углеводородов содержится в выбросах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит из-за недостаточной герметизации оборудования.

Один из главных источников загрязнения атмосферы углекислым газом - автомобильный транспорт. Автомобиль можно назвать химической фабрикой на колесах. На долю автомобиля приходится 60% всех вредных веществ в городском воздухе. Автомобильные выхлопные газы - смесь примерно 200 веществ. В них содержатся углеводороды, - не сгоревшие или не полностью сгоревшие компоненты топлива, доля которых резко возрастает, если автомобиль работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости на старте, т.е. во время заторов или у красного сигнала светофора.

Есть несколько путей борьбы с этим видом загрязнений: техническое совершенствование двигателей, топливной аппаратуры, электронных систем подачи топлива; повышение качества топлива, снижение содержания токсичных веществ в выхлопных газах в результате применения дожигателей топлива, каталитических катализаторов; использование альтернативных видов топлива.

Отработанные газы автомашин можно обезвредить с помощью специальных устройств в системе выпуска двигателя автомобиля, называемых нейтрализаторами. Пламенный нейтрализатор - устройство для обезвреживания

Отработанных газов двигателя автомобиля дожиганием в открытом пламени. Термический нейтрализатор - термоаккумулирующее устройство для нейтрализации отработанных газов двигателя автомобиля методом беспламенного сжигания. Жидкостный нейтрализатор - устройство для обезвреживания отработанных газов автомобилей с помощью химического связывания жидкостными реагентами.

Рядом экологов была выдвинута разумная идея ''налога на выделенную углекислоту''. Страна, не зависимо от уровня индустриального развития, получит определенную квоту на производство СО2. Богатые страны смогут покупать квоты на выбросы углекислоты у более бедных стран. Такие рыночные отношения смогли бы помочь, например, Бразилии получить дополнительные средства на борьбу с уничтожением тропического леса. Этот налог помог бы повысить инвестиции в разработку альтернативных источников энергии.

Первый налог на производство углекислоты был введен Швецией в 1990 г. Министерство по защите окружающей среды поставило задачу снизить к

2000 г. в стране эмиссию СО2 на 2,5% .Введен так же налог на сжигание угля, нефти и природного газа.

В России отрыт способ утилизации углекислого газа с использованием новейших технологий. Двуокись углерода извлекается из дымовых газов. Операцию проводят методом газоразделения с помощью ионообменных мембран, при этом концентрация углекислоты доводится до 98-99%. Очищенный двуокись углерода закачивают в хранилища, откуда он поступает на дальнейшую переработку.

На следующей стадии углекислый газ смешивают с парами воды и подвергают элекрохимическому разложению в процессе электролиза. В результате реакции при высокой температуре (1100-11500С) на аноде выделяется сверхчистый кислород, а на катоде - смесь окиси углерода и водорода, т.е. синтез-газ, служащий основным сырьем для производства углеводородных соединений, всего спектра современных искусственных материалов - от синтетического бензина и дизельного топлива до изделий из полимеров (пластмасс, лаков, красок, растворителей и т.п.). Эта технология для получения углеводородов из диоксида углерода не имеет мировых аналогов.

Введение новых технологий снизит накопление углекислого газа в атмосфере, поможет создать альтернативное сырьё для синтеза органических веществ, а значит решить важные экологические проблемы.

Для предотвращения пагубных последствий климатических изменений предполагается снизить выбросы двуокиси углерода, окислов азота и хлорфторуглеродов на 60%, метана на 20%, Эти рекомендации, по-существу, означают крутой поворот в адаптивной стратегии человека. Раньше человек боролся с холодом, теперь начинает бороться с теплом. Раньше он перестраивал свою деятельность, приспосабливаясь к изменениям среды, теперь перестраивает для сохранения статус-кво.

На национальном уровне 15 стран ответственны за 77% выбросов парниковых газов. Среди них на первом месте США (17%) и СНГ (около 13%). Суммарный вклад развивающихся стран - около 46%.

В то же время роль парникового эффекта в климатических процессах последних десятилетий далеко нс бесспорна. Так, 40-е - 60-е годы, первый этап массивных выбросов СО2, ознаменовались заметным похолоданием. Резко возросшие техногенные выбросы 80-х, по сверхточным спутниковым измерениям за десятилетие (1979-1988 гг.) не дали парникового эффекта.

Глобальный климат зависит в первую очередь от общего количества тепла, получаемого атмосферой и его распределения по поверхности планеты. Первое в свою очередь связано со светимостью Солнца, эксцентриситетом земной орбиты, выделением тепла недр, альбедо земной поверхности и атмосферы, парниковым эффектом. Ни один из этих факторов не остается постоянным. На фоне общей тенденции к увеличению светимости Солнца проявляются ротационные и магнитные 22-летние и более продолжительные циклы в 100, 200 и 400 лет. Достоверно установлена связь между пиками солнечной активности (включая последний, 1989 г.) и глобальными потеплениями, тогда как ее минимуму в 1640-1720 гг. соответствует «Малый ледниковый период»-общее похолодание на 1°С.

Альбедо земной поверхности и атмосферы - наиболее мощный регулятор теплового режима, зависит от распределения суши и моря, гор, характера горных пород и растительности, величины полярных ледниковых шапок, вулканической пыли, аэрозолей и облачности (альбедо 0,6-0,9). Поднятие хребтов Альпийско-Гималайского пояса и обширных плато (Тибет, Колорадо) с их вечными снегами, скудной растительностью, известняковыми утесами (альбедо 0,56) в сочетании с регрессией, распространением травянистой растительности (альбедо почти вдвое выше, чем у древесной), могло дать похолодание, достаточное для начала оледенения. В дальнейшем постоянный ледяной покров превращается в доминирующий фактор, усиливаемый оскудением растительности и развитием низкоширотных пустынь.

Пока не ясно, в какой мере облачность может компенсировать другие факторы альбедо, но описанная выше схема в принципе объясняет как направленное изменение, так и колебания температуры земной поверхности.

Вулканизм также может рассматриваться как фактор альбедо, однако его действие оказывается неоднозначным, так как вулканическая пыль уменьшает альбедо ледников, но изменение прозрачности атмосферы стратосферными аэрозолями дает обратный эффект. Поэтому результат зависит от географического положения и характера вулканизма. Один из самых сильных в истории взрыв вулкана Тамбора в Индонезии (фонолитовые игнимбриты) дал температурную аномалию-0,7°С в северном полушарии в 1815-1816 гг. Кракатау (дацитовая лава) вызвал понижение температуры на 0,25-0,4°С в течение двух лет. Сравнительно небольшое извержение вулкана Агунг (андезито-базальтовая лава) сопровождалось в 1963-1964 гг. температурными аномалиями около 0,28°С в тропиках и 1,3°С в высоких широтах, в то время как недавняя активность вулкана Св. Елены (дацитовые игнимбриты), расположенного на 46° с. Ш., не имела глобальных климатических последствий.

1.2 Таяние ледников - признак глобального потепления

Американские ученые обнаружили, что ледники тают намного быстрее, чем считалось ранее. По оценкам специалистов, образующаяся при таянии вода поднимает уровень моря на один сантиметр каждые 60 дней. Ледниковый щит западной Антарктиды, который до последнего времени считался стабильным, начинает разрушаться. Ранее были получены данные, что 75 процентов ледников Антарктического полуострова, выступающего далеко на север, начали уменьшаться в размерах. В марте 2002 года крупный шельфовый ледник Ларсена раскололся на айсберги. Так как он перестал препятствовать истечению льда из внутренних районов полуострова, этот процесс ускорился, и при этом мощность ледника стала уменьшаться.

Аналогичная ситуация была обнаружена на трех ледниках в западной Антарктиде, побережье которой находится гораздо ближе к Южному полюсу. Исследования показали, что этот регион теряет больше льда, чем наращивает при выпадении снега. Причем разница между потерянной и возобновляемой массами льда достигает 60 процентов.

Периоды отступления ледников на Антарктическом полуострове случались и раньше, но это было связано с естественными изменениями климата. Однако появление таких процессов в западной Антарктиде заставляет предположить, что к этому причастно потепление климата, связанное с деятельностью человека.

В Антарктике содержится 90 процентов мировых запасов льда, и потеря значительной его части приведет к существенному повышению уровня мирового океана. Если бы лед растаял только на Антарктическом полуострове, то уровень океана поднялся бы на 0,3 метра, но таяние западно-антарктического ледникового щита может привести к тому, что уровень океана вырастет на несколько метров.

По мнению американских учёных разрушение шельфовых ледников может запустить цепную реакцию. Таяние только трех исследованных ледников в западной Антарктиде приведет к повышению уровня океана на 0,24 миллиметра в год.

Наблюдаемая скорость таяния ледяных шапок на Северном и Южном полюсах Земли является явным свидетельством глобального потепления. Теперь то же самое наблюдается и на Аляске.

Ледник на территории Аляски и прилегающих районах Канады имеет площадь более 90000 км2. При проведении исследований учеными была применена новая технология измерений, названная лазерной телеметрией, позволяющая определить изменение объема льда в удаленных горных регионах за последние 40 лет.

В результате измерений было установлено, что размеры ледников Аляски уменьшаются намного быстрее, чем считалось ранее, и вносят наибольший вклад в подъем уровня воды по сравнению с другими ледниковыми регионами.

Ученые полагают, что результаты исследований являются дополнительным подтверждением высказанных ранее предположений о постепенном изменении климата на планете. Если таяние ледников будет происходить в таком же темпе, в течение следующего столетия уровень Мирового океана может подняться почти на целый метр.

1.3 Сокращение озонового слоя

Систематическое слежение за состоянием озонового слоя проводится с 1978 г. с помощью спутниковой аппаратуры. Основные выводы заключаются в том, что за 12 лет наблюдений общие потери стратосферного озона между 65° с. ш. и 65° ю. ш. составили около 3%. В то время как в экваториальной зоне сокращение озонового слоя несущественно, к полюсам оно возрастает, достигая 3°/о в год над Антарктидой.

Наиболее значительное сокращение озонового слоя- до 50% на высоте 20-50 км наблюдается в районе Антарктики в весеннее время. Это явление было описано Дж. Фарманом в 1985 г. и получило широкую известность под названием «озоновой дыры». Наиболее глубокие «дыры» возникли в нечетные годы- 1987 и 1989 гг., однако в 1990 г. весеннее сокращение озонового слоя над Антарктикой также было весьма значительным.

Резкое сокращение озонового слоя в районе Южного полюса происходит в течение трех-четырех недель с сентября по октябрь, в период вихревой циркуляции атмосферы, которая распадается в ноябре, распространяя истощенный озоновый слой к северу. В то же время озон восстанавливается за счет притока из низких широт.

В Арктике события носят менее драматический характер и отчетливо выраженной «озоновой дыры» не возникает, хотя убыль озона в течение зимы достигает 12% на высоте 17-20 км, а может быть и значительно более, поскольку она постоянно компенсируется притоком извне.

Еще в 1974 г. Шервуд Роланд выдвинул гипотезу о разрушении озонового слоя хлорфторуглеродами (ХФУ). Не вызвавшая вначале большого интереса, эта гипотеза оказалась в центре внимания после обнаружения, антарктической «озоновой дыры». ХФУ широко используются как фризы, растворители, стерилизаторы и моющие средства. Они накапливаются в тропосфере и, проникая в стратосферу, подвергаются фотолизу с выделением атомарного хлора, который, наряду с бромом, содержащимся в галонах, и их окисями катализирует реакции разложения озона.

Поскольку соединение окиси хлора (брома) с атомарным кислородом не может дать более чем 3% убыли озона, то основная роль отводится гетерогенным реакциям на частицах льда в полярных стратосферных облаках, которые таким образом выступают в качестве основного фактора разрушения озонового слоя.

Зимне-летнему сокращению озона в Арктике и Антарктике сопутствуют высокие концентрации окиси хлора, что рассматривается как прямое подтверждение участия ХФУ в разрушении озонового слоя.

Данные о последствиях сокращения озонового слоя для человека и биоты весьма противоречивы. Некоторое увеличение заболеваемости раком кожи может быть связано с возросшей солнечной активностью. В отдельные годы наблюдалось также сокращение продуктивности микропланктона в Антарктике. Дозы УФ здесь остаются существенно ниже обычных в низких широтах, но можно предположить, что полярная биота к ним более чувствительна. Требование принять превентивные меры против прогрессирующей утраты стратосферного озона прозвучали на ряде международных встреч и привели к подписанию в 1987 г. Монреальского протокола и осуществлению обширной программы по перестройке соответствующих видов химического производства.

В целом наблюдаемое в настоящее время сокращение озонового слоя, по-видимому, объясняется действием ряда факторов:

1) притоком обедненных озоном приземных воздушных масс к полюсам в связи с интенсивной вихревой циркуляцией атмосферы и тепловыми аномалиями в океане;

2) увеличением солнечной активности с пиком в 1989 г., вторым по интенсивности солнечных вспышек за последние 400 лет;

3) возросшей вулканической активностью два взрывных извержения в низких широтах за последнее десятилетие (Эль-Чичон, Пинатубо), сопровождавшиеся массовыми выбросами сульфатных аэрозолей в стратосферу;

4) низкой температурой стратосферы, способствующей устойчивому развитию полярных облаков;

5) возросшими антропогенными выбросами окислов азота, двуокиси углерода, метана и ХФУ, накоплением озона в тропосфере (пока не оценена роль авиации, но производство самолетов типа Конкорд, регулярно летающих в стратосфере, внушает обоснованные опасения).

Таким образом, мы не можем рассчитывать на целиком управляемую модель озонового слоя. При этом нам еще предстоит оценить относительный вклад управляемых и неуправляемых факторов.

1.4 Кислотные дожди

Под популярным названием «кислотные дожди» кроется сложный комплекс воздействий техногенных загрязнений воздуха на человека и природную среду, главные последствия которых - рост аллергических заболеваний дыхательных органов, потери урожайности сельскохозяйственных растений, усыхание лесов, безрыбные озера.

Проблема кислотных дождей возникла в Западной Европе и Северной Америке в конце 50-х годов. В последнее десятилетие она приобрела глобальное значение главным образом в связи с возросшими выбросами окислов серы и азота, а также аммиака и летучих органических соединений (ЛОС). По данным ЕЭК, двуокись (трех окись) серы поступает из теплоэлектростанций и других стационарных источников при сжигании ископаемого топлива (88%), при переработке сульфидных руд (5%), нефтепродуктов, производстве серной кислоты и др. (7%). Для окислов азота среди стационарных источников топливно-энергетический дает 85% выбросов, производство цемента, извести, стекла, металлургические процессы, сжигание мусора и др.-12%. Азотные загрязнения поступают из нестационарных источников и аммиак от животноводческих предприятий и удобрений. Основные источники ЛОС химические производства, промышленные и бытовые растворители, нефтехранилища, бензоколонкн и т.д.

Кроме этих первичных загрязнений, атмосферный воздух содержит ряд вторичных - озон и другие фотохимические оксиданты (образующиеся при действии солнечного света на смесь окислов азота и углеводородов), азотную и серную кислоты и др. Озон, содержание которого в приземном воздухе за последние десятилетия удвоилось, составляет основную часть фотохимического смога в атмосфере городов, загрязненной выхлопными газами. Озон разрушает легочную ткань и способствует развитию опухолевых процессов, хотя в то же время защищает от ультрафиолетового излучения, компенсируя сокращение стратосферного озонового слоя.

Первичные и вторичные оксиданты вместе определяют «поллютный климат», который зависит от обычного климата и в то же время изменяет его. Важно подчеркнуть, что воздействие каждого из поллютантов на природные экосистемы и человека определяется «поллютным климатом» как системой. Состояние этой системы зависит от непрерывно протекающих реакций различного происхождения поллютантов с радикалами гидроксила и между собой в газовой фазе, на аэрозолях, на поверхности листьев. При этом их воздействия нейтрализируются или взаимно усиливаются как в случае совместного выпадения двуокиси серы и аммиака.

Окислители поглощаются почвой и биотой из атмосферного воздуха, кислотных дождей и капель тумана, которые содержат в два-три раза больше серы и азота, чем дожди.

Первым экономически ощутимым следствием кислотных выпадений была утрата рыбных ресурсов: сотни озер в Скандинавии и на Британских островах стали безрыбными. Среди факторов, воздействующих на популяции рыб в связи с подкислением, называют нехватку кальция, осаждение алюминия на жабрах и, главным образом, нарушение репродуктивных процессов. Чувствительны к подкислению также амфибии, ракообразные, хирономиды, личинки поденок и веснянок, сокращение биомассы которых существенно сказывается на численности околоводных птиц.

Подкисление водоемов происходит за счет вымывания анионов серной и азотной кислот из почвы-главного аккумулятора кислотных загрязнений. Подкисление почвы приводит к изменению А1/Са и AI/Mg отношений, которые в Центральной Европе за последние двадцать лет возросли почти в два раза. Однако емкость почв по отношению к кислотным загрязнениям определяется их минеральным составом, катионным обменом, почвенным дыханием и другими факторами, которые в свою очередь зависят от геологического субстрата, климата и растительности. Существует несколько расчетных моделей оценки кислотности почв и ее картографического анализа, в ряде случаев выявляющих очень высокую степень корреляции с геологическим субстратом. Относительно недавно сформировавшиеся после отступления ледников почвы северной Европы обладают незначительной поллютной емкостью по сравнению со старыми почвами, обогащенными железом и алюминием.

Почвенное подкисление считают одной из основных причин усыхания лесов умеренной зоны северного полушария. В угрожающих масштабах деградация лесов проявилась в начале 70-х годов. Больше всего пострадали елово-пихтовые и дубовые леса. В европейских странах дефолиация порядка 25% отмечена у 15% деревьев старше 60 лет. Старые леса при этом терпят больший ущерб, чем молодые. Эффекты подкисления можно подразделить на химические и биологические. Первые заключаются главным образом в изменении катионного обмена растения, в результате которого деревья страдают от недостатка магния (особенно на естественно бедных магнием почвах) и избытка алюминия, в котором видят главную причину пожелтения хвои. Вторые весьма многообразны и большей частью носят косвенный характер: загрязнения выступают в роли пусковых механизмов биологических и биохимических процессов, ослабляющих растение, делающих его менее устойчивым к вредителям и климатическим воздействиям. В частности, кислая среда подавляет развитие микоризы и рост корней. В то же время повышенное содержание азота и свободных нуклеиновых кислот стимулирует развитие лесных вредителей. Косвенные воздействия выражаются в пролонгации летнего роста и соответственно повышенной чувствительности к первым заморозкам. К ним можно отнести также изменение генофонда в результате естественного отбора на устойчивость к кислотным загрязнениям.

На почвенные эффекты накладывается непосредственное воздействие озона и других газов на ассимиляционный аппарат листьев. Показано, например, что озон изменяет микроструктуру покрывающего хвою воска, который забивает до 80% устьиц. Такого рода воздействия наносят основной ущерб сельскохозяйственным растениям, менее зависимым от подкисления почв, которое контролируется агрохимикатами. Один из факторов снижения урожайности - изменение химизма среды, в которой протекают биохимические реакции между выделениями рыльца и пыльцой и от которых зависит эффективность опыления .

Подсчитано, что 25-процентное снижение концентрации озона дало бы прирост урожайности зерновых в США на сумму около 2-3 млрд. долларов, что составляет 2-3% стоимости всей сельскохозяйственной продукции.

Для лесов, однако, загрязнение почвы оказывается более существенным и, главное, долгодействующим фактором, проявляющимся через много лет после сокращения выбросов (почва при этом становится источником кислотных газов). Ущерб от кислотных дождей для европейских лесов оценивается в 118 млн. куб. м древесины в год (из них около 35 млн. куб. м на европейской территории России).

Вместе с тем воздействие загрязнений локализовано как по источникам выбросов, так и по чувствительности к ним лесных экосистем, в то время как усыхание лесов проявляется одновременно и с определенной периодичностью в разных странах, указывая на значение климатической составляющей этого явления. Среди специалистов существуют серьезные разногласия в отношении ведущей роли климатического или поллютного фактора. Большинство, однако, согласно с тем, что в сухие годы ущерб от кислотных загрязнений возрастает. В порядке позитивной обратной связи почвы выделяют двуокись азота парниковый газ и поглощают меньше метана. В данном случае естественный климат и «поллютный климат» настолько тесно связаны, что их, в сущности, невозможно разделить. Для бессточных озер решающее значение имеет нейтрализующий потенциал грунтовых вод. Климатически обусловленные колебания уровня грунтовых вод вызывают соответствующие изменения рН при постоянном уровне загрязнений .

В прошлом средством против загрязнения приземного воздуха считались высокие трубы. Однако с обнаружением способности газовых загрязнений к дальнему переносу стало ясно, что «политика высоких труб» усугубляет глобальные эффекты выбросов. Проблема дальнего переноса нашла отражение в Меморандуме США/Канады и европейской Конвенции о трансграничных загрязнениях воздуха на большие расстояния. Эти международные соглашения инициировали ряд исследовательских программ по определению «критических нагрузок» для серы и азота (ниже которых эффект воздействия на наиболее чувствительные компоненты экосистем не обнаруживается).

Планируемое в странах ЕС снижение выбросов серы на 60% к 1998 г. по модельным расчетам недостаточно для возврата к до индустриальному уровню кислотности, однако уже сейчас наблюдается частичное восстановление озерных и лесных экосистем. К сожалению, этой проблеме сейчас уделяется меньше внимания, так как она отодвинута на задний план борьбой с парниковым эффектом.

2. Причины изменений климата

2.1 Четвертичное время

Своеобразные климатические условия четвертичного времени, по-видимому, возникли из-за содержания углекислого газа в атмосфере и в результате процесса перемещения континентов и подъема их уровня, что привело к частичной изоляции Северного полярного океана и размещению антарктического материка в полярной зоне южного полушария.

Четвертичному периоду предшествовала обусловленная изменениями поверхности Земли длительная эволюция климата в сторону усиления термической зональности, что выражалось в снижении температуры воздуха в умеренных и высоких широтах. В плиоцене на климатические условия начало оказывать влияние уменьшения концентрации атмосферной углекислоты, что привело к снижению средней глобальной температуры воздуха на 2 - 3 градуса (в высоких широтах на 3 - 5). После чего появились полярные, ледяные покровы, развитие которых привело к снижению средней глобальной температуры.

По-видимому, по сравнению с изменениями астрономических факторов, все другие причины оказывали меньшее влияние на колебания климата в четвертичное время.

2.2 До четвертичное время

По мере отдаления от нашего времени количество сведений о климатических условиях прошлого уменьшается, а трудности интерпритации этих сведений возрастают. Наиболее надежную информацию о климатах отдаленного прошлого мы имеем из данных о непрерывном существовании на нашей планете живых организмов. Мало вероятно, чтобы они существовали вне пределов узкого интервала температуры, от 0 до 50 градусов С, который в наше время ограничивает активную жизнедеятельность большинства животных и растений. На этом основании можно думать, что температура поверхности Земли, нижнего слоя воздуха и верхнего слоя водоемов не выходила из указанных пределов. Фактические колебания средней температуры поверхности Земли за длительные интервалы времени были меньше указанного интервала температур и не превосходили нескольких градусов за десятки млн. лет.

Из этого можно сделать вывод о трудности исследования изменений термического режима Земли в прошлом по эмпирическим данным, так как погрешности определения температуры, как методом анализа изотопного состава, так и другими известными сейчас методами составляют обычно не меньше нескольких градусов.

Другая трудность изучения климатов прошлого обусловлена неясностью положения различных областей по отношению к полюсам в результате движения континентов и возможностью перемещения полюсов.

Климатические условия мезозойской эры и третичного периода характеризировались двумя основными закономерностями:

На протяжении этого времени средняя температура воздуха у земной поверхности была значительно выше современной, в особенности в высоких широтах. В соответствии с этим разность температур воздуха между экватором и полюсами была гораздо меньше современной;

В течение большей части рассматриваемого времени преобладала тенденция к снижению температуры воздуха, в особенности в высоких широтах.

Эти закономерности объясняются изменением содержания углекислого газа в атмосфере и изменением положения континентов. Более высокая концентрация углекислого газа обеспечивала повышение средней температуры воздуха примерно на 5 градусов по сравнению с современными условиями. Низкий уровень континентов повышал интенсивность меридионального теплообмена в океанах, что увеличивало температуру воздуха в умеренных и высоких широтах.

Повышение уровня континентов уменьшало интенсивность меридионального теплообмена в океанах и приводило к постоянному снижению температуры в умеренных и высоких широтах.

При общей высокой устойчивости термического режима в мезозойское и третичное время, обусловленной отсутствием полярных льдов, в течение сравнительно редко коротких интервалов могли происходить резкие понижения температуры воздуха и верхних слоев водоемов. Эти понижения были обусловлены совпадением во времени ряда вулканических извержений взрывного характера.

2.3 Современные изменения климата

Наиболее крупное изменение климата за время инструментальных наблюдений началось в конце 19 века. Оно характеризовалось постепенным повышением температуры воздуха на всех широтах северного полушария во все сезоны года, причем наиболее сильное потепление происходило в высоких широтах и в холодное время года. Потепление ускорилось в 10-х годах 20 века и достигло максимума в 30-х годах, когда средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась приблизительно на 0,6 градусов по сравнению с концом 19 века. В 40-х годах процесс потепления сменился похолоданием, которое продолжается до настоящего времени. Это похолодание было довольно медленным и пока еще не достигло масштабов предшествующего ему потепления.

Хотя данные о современном изменении климата в южном полушарии имеют менее определенный характер по сравнению с данными для северного полушария, есть основания считать, что в первой половине 20 века в южном полушарии также происходило потепление.

В северном полушарии повышение температуры воздуха сопровождалось сохранением площади полярных льдов, отсутствием границы вечной мерзлоты в более высокие широты, продвижением к северу границы леса и тундры и другими изменениями природных условий.

Существенное значение имело отмечавшееся в эпоху потепления изменение режима атмосферных осадков. Количество осадков в ряде районов недостаточного увлажнения при потеплении климата уменьшилось, в особенности в холодное время года. Это привело к уменьшению стока рек и падению уровня некоторых замкнутых водоемов.

Особую известность получило произошедшее в 30-х годах резкое снижение уровня Каспийского моря, обусловленное главным образом уменьшением стока Волги. Наряду с этим в эпоху потепления во внутриконтинентальных районах умеренных широт Европы, Азии и Северной Америки возросла частота засух, охватывающих большие территории. Потепление, достигшее максимума в 30-х годах, по-видимому, определялось увеличением прозрачности стратосферы, повысившим поток солнечной радиации, поступающей в тропосферу (метеорологическую солнечную постоянную). Это привело к возрастанию средней планетарной температуры воздуха у земной поверхности.

Изменения температуры воздуха на различных широтах и в различные сезоны зависели от оптической толщины стратосферного аэрозоля и от перемещения границы морских полярных льдов. Обусловленное потеплением отступления морских арктических льдов привело к дополнительному, заметному повышению температуры воздуха в холодное время года в высоких широтах северного полушария.

Представляется вероятным, что изменения прозрачности стратосферы, произошедшие в первой половине 20 века, были связаны с режимом вулканической деятельности и, в частности, с изменением поступления в стратосферу продуктов вулканических извержений, включая в особенности сернистый газ. Хотя этот вывод основан на значительном материале наблюдений, он однако, является менее очевидным по сравнению с приведенной выше основной частью объяснения причин потепления.

Следует указать, что это объяснение относится только к главным чертам изменения климата, которое произошло в первой половине 20 века. Наряду с общими закономерностями процесса изменения климата этот процесс характеризовался многими особенностями, относящимися к колебаниям климата за более короткие периоды времени и к колебаниям климата в отдельных географических районах. Но такие колебания климата были в значительной мере обусловлены изменениями циркуляций атмосферы и гидросферы, которые имели в некоторых случаях случайный характер, а в других случаях были следствием автоколебальных процессов.

Есть основания думать, что в последние 20-30 лет изменения климата начали в известной мере зависеть от деятельности человека. Хотя потепление первой половины 20 века оказало определенное влияние на хозяйственную деятельность человека и явилось наиболее крупным изменением климата за эпоху инструментальных наблюдений, его масштабы были незначительны по сравнению с теми изменениями климата, которые имели место в течение голоцена, не говоря уже о плейстоцене, когда развивались крупные оледенения. Тем не менее, изучение потепления, произошедшего в первой половине 20 века, имеет большое значение для выяснения механизма изменений климата, освещенным массовыми данными надежных инструментальных наблюдений. В связи с этим всякая количественная теория изменений климата должна быть, прежде всего, проверена по материалам, относящимся к потеплению первой половины 20 века.

2.4 Климат будущего. Перспективы изменений климата

При изучении климатических условий будущего следует сначала остановиться на тех изменениях, которые могут произойти вследствие естественных причин. Эти изменения могут зависеть от следующих причин:

Вулканическая деятельность. Из изучения современных изменений климата следует, что колебания вулканической активности могут влиять на климатические условия для периодов времени, равных годам и десятилетиям. Возможно, также влияние вулканизма на изменения климата за периоды порядка столетий и за длительные интервалы времени;

Астрономические факторы. Изменение положения поверхности Земли по отношению к Солнцу создает изменения климата с временными масштабами в десятки тысяч лет;

Состав атмосферного воздуха. В конце третичного и в четвертичное время, определенное влияние на климат оказывало убывание содержания углекислого газа в атмосфере. Принимая во внимание скорость этого убывания и соответствующие ему изменения температуры воздуха, можно заключить, что влияние естественных изменений содержания углекислоты на климат существенно для интервалов времени более ста тысяч лет;

Строение земной поверхности. Изменение рельефа и связанные с ними изменения положения берегов морей и океанов могут заметно изменить климатические условия на больших пространствах за периоды времени, не меньше сотен тысяч- миллионов лет;

Солнечная постоянная. Оставляя в стороне вопрос о существовании влияющих на климат короткопериодических колебаний солнечной постоянной, следует принять во внимание возможность медленных изменений солнечной радиации, обусловленных эволюцией солнца. Также изменения могут существенно влиять на климатические условия за периоды не менее ста миллионов лет.

Наряду с изменениями, обусловленными внешними факторами, климатические условия меняются в результате автоколебательных процессов в системе атмосфера - океан - полярные льды. Также изменения относятся к периодам времени порядка годов - десятилетий и, возможно, также к периодам в сотни и даже тысячи лет. Указанные в этом перечне временные масштабы действия различных факторов на изменения климата в основном согласуются с аналогичными оценками Митчелла и других авторов. Сейчас существует проблема предсказания изменений климата в результате деятельности человека, которая существенно отличается от проблемы прогноза погоды. Ведь для нее необходимо принять во внимание изменение во времени показателей хозяйственной деятельности человека. В связи с этим задача предсказания климата содержит два основных элемента - прогноз развития ряда аспектов хозяйственной деятельности и расчет тех изменений климата, которые соответствуют изменению соответствующих показателей деятельности человека.

3. Проблема регулирования климата

атмосфера загрязнение климат

Для предотвращения неблагоприятных изменений климата, возникающих под влиянием хозяйственной деятельности человека, осуществляются различные мероприятия; наиболее широко ведется борьба с загрязнением атмосферного воздуха. В результате применения во многих развитых странах различных мер, включающих очистку воздуха, используемого промышленными предприятиями, транспортными средствами, отопительными устройствами и так далее, в последние годы достигнуто снижение уровня загрязнения воздуха в ряде городов. Однако во многих районах загрязнение воздуха усиливается, причем, имеется тенденция к росту глобального загрязнения атмосферы. Это указывает на большие трудности предотвращения роста количества антропогенного аэрозоля в атмосфере.

Еще труднее были бы задачи (которые пока еще не ставились) предотвращения увеличения содержания углекислого газа в атмосфере и роста тепла, выделяемого при преобразованиях энергии, используемой человеком. Простых технических средств решения этих задач не существует, кроме ограничений потребления топлива и потребления большинства видов энергии, что ближайшие десятилетия несовместимо с дальнейшим техническим прогрессом.

Таким образом, для сохранения существующих климатических условий в близком будущем окажется необходимым применение метода регулирования климата. Очевидно, что при наличии такого метода он мог быть использован также для предотвращения неблагоприятных для народного хозяйства естественных колебаний климата и в дальнейшем, соответствующем интересам человечества.

Имеется ряд работ, в которых рассматривались различные проекты воздействия на климат. Один из крупнейших проектов имеет целью уничтожение арктических льдов для значительного повышения температуры в высоких широтах. При обсуждении этого вопроса был выполнен ряд исследований связи режима полярных льдов с общими климатическими условиями. Влияние исчезновения полярных льдов на климат будет сложным и не во всех отношениях благоприятным для деятельности человека. Далеко не все последствия разрушения полярных льдов для климата и природных условий различных территорий можно сейчас предсказать с достаточной точностью. Поэтому, при наличии возможности уничтожить льды это мероприятие осуществлять в ближайшем будущем нецелесообразно.

Из других путей воздействия на климатические условия заслуживает внимание возможность изменения атмосферных движений большого масштаба. Во многих случаях атмосферные движения неустойчивы, в связи с чем возможны воздействия на них с затратой сравнительно небольшого количества энергии.

В других работах упоминаются некоторые методы воздействия на микроклимат в связи с агрометеорологическими задачами. К их числу относятся различные способы защиты растений от заморозков, затенение растений с целью защиты их от перегрева и излишнего испарения влаги, посадки лесных полос и другие.

В некоторых публикациях упоминаются другие проекты воздействия на климат. К их числу относятся идеи воздействия на некоторые морские течения путем строительства гигантских плотин. Но ни один проект такого рода не имеет достаточного научного обоснования, возможное влияние их осуществления на климат остается совершенно неясным.

Другие проекты включают предложения о создании крупных водоемов. Оставляя в стороне вопрос о возможности осуществления такого проекта, следует отметить, что связанные с ним изменения климата изучены очень мало.

Можно думать, что некоторые из выше перечисленных проектов воздействия на климат ограниченных территорий будут доступны для техники близкого будущего, или целесообразность их осуществления будет доказана.

Гораздо большие трудности на пути осуществления воздействий на глобальный климат,то есть на климат всей планеты или ее значительной части.

Из различных источников путей воздействия на климат, по-видимому,наиболее доступен для современной техники метод, основанный на увеличении концентрации аэрозоля в нижней стратосфере. Осуществление этого воздействия на климат имеет целью предотвратить или ослабить изменения климата, которые могут возникнуть через несколько десятилетий под влиянием хозяйственной деятельности человека. Воздействия такого масштаба могут быть необходимы в 21 веке, когда в результате значительного роста производства энергии может существенно повысится температура нижних слоев атмосферы. Уменьшение прозрачности стратосферы в таких условиях может предотвратить нежелательные изменения климата.

Заключение

Из выше перечисленных материалов можно сделать вывод, что в современную эпоху глобальный климат уже в некоторой мере изменен в результате хозяйственной деятельности человека. Эти изменения обусловлены главным образом увеличением массы аэрозоля и углекислого газа в атмосфере.

Современные антропогенные изменения глобального климата сравнительно невелики, что частично объясняется противоположным влиянием на температуру воздуха роста концентрации аэрозоля и углекислого газа. Тем не менее эти изменения имеют определенное практическое значение, в основном в связи с влиянием режима осадков на сельскохозяйственное производство. При сохранении современных темпов хозяйственного развития антропогенные изменения могут быстро возрасти и достигнуть масштабов, превышающих масштабы естественных колебаний климата, происходивших в течение последнего столетия.

В дальнейшем при этих условиях изменения климата будут усиливаться, причем в 21 веке они могут стать сравнимыми с естественными колебаниями климата. Очевидно, что столь значительные изменения климата могут оказать громадное влияние на природу нашей планеты и многие стороны хозяйственной деятельности человека.

В связи с этим возникают задачи предсказания антропогенных изменений климата, которые возникнут при различных вариантах хозяйственного развития, и разработки методов регулирования климата, которые должны предотвратить его изменения в нежелательном направлении. Наличие этих задач существенно изменяет значение исследований изменений климата и особенно изучения причин этих изменений. Если раньше такие исследования имели в значительной мере познавательные цели, то сейчас выясняется необходимость их выполнения для оптимального планирования развития народного хозяйства.

Следует указать на международный аспект проблемы антропогенных изменений климата, который приобретает особенно большое значение при подготовке крупномасштабных воздействий на климат. Воздействие на глобальный климат приведет к изменению климатических условий на территорий многих стран, причем характер этих изменений в разных районах будет различным. В связи с этим в работе Е. К. Федорова неоднократно указывалось, что осуществление любого крупного проекта воздействия на климат возможно только на основе международного сотрудничества.

Сейчас есть основания для поставки вопроса о заключении международного соглашения, запрещающего осуществление несогласованных воздействий на климат. Такие воздействия должны разрешаться только на основе проектов, рассмотренных и одобренных ответственными международными органами. Это соглашение должно охватывать как мероприятия по направленному воздействию на климат, так и те виды хозяйственной деятельности человека, которые могут привести к непреднамеренным применениям глобальных климатических условий.

Используемая литература

1. Бутыко М. П. “Природа”.

2. Экологический вестник России , 1992 г.

3. 3. Национальный доклад Агентства по охране окружающей среды.

4. Агесс П. Ключи к экологии

5. Боголюбов С.А. Экология

6. Костенко О.К. Экология

7. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек

Размещено на Allbest.ru


Скачать работу можно здесь Скачать работу "Глобальные климатические изменения" можно здесь
Сколько стоит?

Рекомендуем!

база знанийглобальная сеть рефератов