Парниковый эффект: сущность и характеристика

Размещено на http://www.allbest.ru/

"Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет"

Кафедра медицинской и биологической физики

Реферат

Парниковый эффект: сущность и характеристика

Студент гр. № 24

Богнат И.М.

Витебск, 2014

Введение

Парниковый эффект, как проблема стоит перед нашим поколением, поколением новых технологий, больших возможностей, однако, даже современная технология и супердержавы, олицетворяющие силу и возможность, отнюдь не всемогущи, мощнейшей силой, которая сможет устранить одну из самых актуальных сейчас проблем - парниковый эффект. Только общими усилиями мы сможем сохранить достояние природы, а так же сохранить свою жизнь. Ведь Земля, наш общий дом. Лично для меня, актуальность этой темы представляется выше написанными строками. Надеюсь, что данная тема, которую я сегодня попытаюсь раскрыть, поможет, ознакомит и направит на нужный путь людей, которым не безразлично наше будущее!

Задачи, которые я хотел бы рассмотреть в данном реферате:

Сущность парникового эффекта

Какие угрозы он представляет

Что будет в конце и как этого избежать

А так же основные производители парникового эффекта

Цель моего реферата описывает замечательная фраза русского советского писателя Пришвина Михаила Михайловича: Охранять природу - значит охранять Родину

1. История парникового эффекта

Для того, чтобы рассмотреть тему реферата, необходимо немного углубиться в историю самого проблемы:

Парниковый эффект (оранжерейный эффект) атмосферы, свойство атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать земное излучение и тем самым способствовать аккумуляции тепла Землёй. Земная атмосфера сравнительно хорошо пропускает коротковолновую солнечную радиацию, которая почти полностью поглощается земной поверхностью, так как альбедо земной поверхности в общем мало. Нагреваясь за счёт поглощения солнечной радиации, земная поверхность становится источником земного, в основном длинноволнового, излучения, прозрачность атмосферы для которого мала и которое почти полностью поглощается в атмосфере. Благодаря П. э. при ясном небе только 10--20% земного излучения может, проникая сквозь атмосферу, уходить в космическое пространство.

И так, первый, кто заговорил о данной проблеме был Жозеф Фурье, в 1827 году в статье "Записка о температурах земного шара и других планет".

Уже тогда, ученый строил теории, механизмы по которым протекает формирование климата Земли, при этом он рассматривал как факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением, охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических поясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция).

Отдельного внимание требует выводы эксперимента, проведенные ученым М. де Соссюр: Зачернённый изнутри сосуд, который был выставлен на прямой солнечный свет, измерялся на температуру. Чуть позже Фурье объяснил повышение температуры внутри такого "мини-парника" по сравнению с внешней температурой действием двух факторов: блокированием конвективного теплопереноса (стекло предотвращает отток нагретого воздуха изнутри и приток прохладного снаружи) и различной прозрачностью стекла в видимом и инфракрасном диапазоне.

Именно последний фактор и получил в позднейшей литературе название парникового эффекта -- поглощая видимый свет.

Земля

Планета с устойчивой атмосферой, такая как Земля, испытывает практически такой же эффект -- в глобальном масштабе.

Чтобы поддерживать постоянную температуру, Земле необходимо самой излучать столько же энергии, сколько она поглощает из видимого света, излучаемого в нашу сторону Солнцем. Атмосфера служит как бы стеклом в парнике -- она не столь прозрачна для инфракрасного излучения, как для солнечного света. Молекулы различных веществ в атмосфере (важнейшие из них -- углекислый газ и вода) поглощают инфракрасное излучение, действуя как парниковые газы. Таким образом, инфракрасные фотоны, излучаемые земной поверхностью, не всегда уходят прямо в космос. Некоторые из них поглощаются молекулами парниковых газов в атмосфере. Когда эти молекулы вторично излучают энергию, которую они поглотили, они могут излучать ее как в сторону космоса, так и внутрь, обратно к поверхности Земли. Присутствие таких газов в атмосфере создает эффект укрывания Земли одеялом. Они не могут прекратить утечку тепла наружу, но позволяют сохранить тепло около поверхности более долгое время, поэтому поверхность Земли значительно теплее, чем была бы в отсутствие газов. Без атмосферы средняя температура поверхности составляла бы --20°С, что намного ниже точки замерзания воды.

Важно понимать, что парниковый эффект на Земле был всегда. Без парникового эффекта, обусловленного наличием углекислого газа в атмосфере, океаны давно бы замерзли, и высшие формы жизни не появились бы. В настоящее время научные дебаты о парниковом эффекте идут по вопросу глобального потепления: не слишком ли мы, люди, нарушаем энергетический баланс планеты в результате сжигания ископаемых видов топлива и прочей хозяйственной деятельности, добавляя при этом излишнее количество углекислого газа в атмосферу? Сегодня ученые сходятся во мнении, что мы ответственны за повышение естественного парникового эффекта на несколько градусов.

Парниковый эффект имеет место не только на Земле. В действительности самый сильный парниковый эффект, о котором мы знаем, -- на соседней планете, Венере. Атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа, и в результате поверхность планеты разогрета до 475°С. Климатологи полагают, что мы избежали такой участи благодаря наличию на Земле океанов. Океаны поглощают атмосферный углерод, и он накапливается в горных породах, таких как известняк -- посредством этого углекислый газ удаляется из атмосферы. На Венере нет океанов, и весь углекислый газ, который выбрасывают в атмосферу вулканы, там и остается. В результате мы наблюдаем на Венере неуправляемый парниковый эффект.

Причины

Так как Земля получает энергию от Солнца, в основном, в видимой части спектра, а сама Земля в ответ излучает в космическое пространство, главным образом, инфракрасные лучи.

Однако многие содержащиеся в ее атмосфере газы - водяной пар, СО2, метан, закись азота - прозрачны для видимых лучей, но активно поглощают инфракрасные, удерживая тем самым в атмосфере часть тепла.

Газы, вызывающие парниковый эффект, - это не только диоксид углерода (CO2).. Однако именно сжигание углеводородного топлива, сопровождающееся выделением CO2, считается основной причиной загрязнения.

Статистику образование диоксида углерода можно увидеть в права.

Причина быстрого роста количества парниковых газов очевидна, - человечество сейчас сжигает за день столько ископаемого топлива, сколько его образовывалось за тысячи лет в период образования месторождений нефти, угля и газа. От этого "толчка" климатическая система вышла из "равновесия" и мы видим большее число вторичных негативных явлений: особо жарких дней, засух, наводнений, резких скачков погоды, причем именно это и наносит наибольший урон.

Согласно прогнозам исследователей, если ничего не предпринимать, мировые выбросы CO2 в течение ближайших 125 лет вырастут вчетверо. Но нельзя забывать и о том, что значительная часть будущих источников загрязнения еще не построена. За последние сто лет температура в северном полушарии увеличилась на 0,6 градуса. Прогнозируемый рост температуры в следующем столетии составит от 1,5 до 5,8 градусов. Наиболее вероятный вариант - 2,5-3 градуса.

Однако изменения климата - это не только повышение температуры. Изменения касаются и других климатических явлений. Не только сильная жара, но и сильные внезапные заморозки, наводнения, сели, смерчи, ураганы объясняют эффектами глобального потепления. Климатическая система слишком сложна, чтобы ожидать от нее равномерного и одинакового изменения во всех точках планеты. И главную опасность ученые видят сегодня именно в росте отклонения от средних значений - значительных и частых колебаний температуры.

Однако, выброс углекислого газа далеко не весь список основных причин парникового эффекта, наглядный тому пример является мнение большинства ученых, которые считают, что основными источниками являются:

Повышение испаряемости воды в океанах.

Увеличение выделения углекислого газа, метана, а также закиси азота в результате промышленной деятельности человека.

Быстрое таяние ледников, смена климатических зон, что приводит к уменьшению отражающей способности поверхности Земли, ледников и водоемов.

Разложение соединений воды и метана, которые находятся возле полюсов. Замедление течений, в том числе и Гольфстрима, что может вызвать резкое похолодание в Арктике. Нарушение структуры экосистемы, сокращение площади тропических лесов, исчезновение популяций многих животных, расширение среды обитания тропических микроорганизмов.

2. Индустриальная эпоха

Усиление парникового эффекта в индустриальную эпоху связано в первую очередь с возрастанием содержания в атмосфере техногенного диоксида углерода за счет сжигания ископаемых видов органического топлива предприятиями энергетики, металлургическими заводами, автомобильными двигателями: С + О = СО2, С3H8+ 502 = ЗСО2 + 4Н2О, С25Н52 + 38О2 = 25СО2+26Н20, 2С8Н18+25О2 = 16СО2 + 18Н2О.

Количество техногенных выбросов СО2 в атмосферу значительно возросло во второй половине XX в. Основной причиной этого стала колоссальная зависимость мировой экономики от ископаемых видов топлива. Индустриализация, урбанизация и стремительные темпы роста населения планеты обусловили увеличение мирового спроса на электроэнергию, удовлетворяющегося главным образом за счет сжигания горючих ископаемых. Рост потребления энергии всегда считался не только важным условием технического прогресса, но и благоприятным фактором существования и развития человеческой цивилизации. Когда человек научился добывать огонь, произошел первый скачок в изменении уровня жизни, энергоресурсами были мускульная сила человека и дрова.

Рост потребления энергии в настоящее время составляет около 5% в год, что при росте населения чуть менее 2% в год означает более чем двукратное увеличение душевого потребления. В 2000 г. мир израсходовал более 16- 109 кВт -ч энергии, четверть этого количества пришлась на США и столько же - на развивающиеся страны вместе с Китаем (доля России - около 6%). В настоящее время ископаемые виды органического топлива составляют более 90% всех первичных энергоресурсов, обеспечивая 75% мирового производства электрической энергии. В результате сжигания органического топлива только на тепловых электростанциях (ТЭС), не считая работу автомобильных двигателей и металлургических предприятий, в атмосферу ежегодно поступает более 5 млрд т углекислого газа (25% техногенных выбросов диоксида углерода в атмосферу дают США и страны Евросоюза, 1 1% - Китай, 9% - Россия).

С начала XX в., по оценкам экспертов ООН, увеличение выбросов СО2 составляло от 0,5 до 5% в год. В результате за последние сто лет только за счет сжигания топлива в атмосферу поступило 400 млрд. т углекислого газа.

Развитие индустриализации и экономической деятельности человека приводит к тому, что в воздух выбрасывается все больше примесей, создающих знаменитый парниковый эффект, - углекислого газа, метана и прочей "грязи". Это, соответственно, приводит к тому, что среднегодовые температуры медленно, но верно увеличиваются. Несмотря на то, что из года в год рост измеряется десятыми и сотыми долями градуса, за десятилетия и века накапливаются вполне солидные величины в несколько градусов по шкале Цельсия.

Последние климатические модели дают следующий результат: к началу следующего века, то есть к 2100 году, климат Земли станет теплее на 2-4,5 градуса относительно так называемого "доиндустриального" уровня (то есть относительно того давнего периода, когда промышленность еще не начала выбрасывать в атмосферу парниковые газы). Средняя оценка колеблется в районе трех градусов.

Однако наиболее важно, по-видимому, не то, насколько разогреется Земля в течение XXI века. Важнее то, что научный мир в целом пришел к согласию относительно причин температурного скачка. В течение последних 20-30 лет антропогенная теория глобального потепления постоянно сталкивалась с критикой со стороны скептиков, полагавших, что у могут быть и естественные причины. К 2007 году подавляющее большинство ученых сошлось на том, что ни солнечная радиация, ни вулканическая активность, ни иные природные явления не могут дать столь мощного теплового эффекта.

Последствия

Основным последствием является увеличение среднегодовой температуры на планете, т.е. глобальное потепление. Все остальные негативные последствия вытекают из этого:

увеличение испаряемости воды

пересыхание источников пресной воды

изменение интенсивности, частоты осадков

таяния ледников (приводит к нарушениям во всех экосистемах)

изменению климата.

Таким образом, Разбалансировка системы регуляции климата проявляет себя в виде учащения и усиления аномальных погодных явлений, таких, как штормы, ураганы и торнадо, наводнения и цунами. Исследования показали, что в 2004 г. в мире произошло в два раза больше катаклизмов, чем предсказывали ученые. Проливные дожди над Европой сменились засухой. Летом этого же года температура в ряде европейских стран достигала 40 °С, хотя обычно максимальная температура не превышает 25-30 °С. И, наконец, 2004 год закончился сильнейшим землетрясением в Юго-Восточной Азии (26 декабря), породившим цунами, в результате которого погибло сотни тысяч человек.

Изменения климата могут нанести миру ущерб в сотни миллиардов долларов, если не будут приняты срочные меры по сокращению выбросов парниковых газов. Достаточно серьезны социальные последствия изменения климата для России. В ряде регионов России участились засухи, изменился паводковый режим, увеличиваются площади заболоченных земель, сокращаются зоны уверенного земледелия. Все это наносит значительный урон относительно бедным слоям населения, связанным с аграрным сектором.

Решения проблемы

К сожалению, если прямо сейчас прекратить загрязнять атмосферу углекислым газом, даже это не остановит парниковую катастрофу. Степень концентрации СО2, присутствующая в атмосфере на сегодняшний день, через несколько лет неминуемо повысит температуру на нашей планете на десять градусов. Кроме того, сложность решаемой задачей, по мнению климатологов, является изучение и описание течений в океанах. По этой причине определить точные строки катастрофы не в состоянии никто. Большинство экспертов сходятся во мнении, что глобальное потепление приведет к остановке Гольфстрима и произойдет все довольно быстро -- за два-три года. Если этому суждено сбыться, то в северной части Европы, Америки и России неминуемо похолодание. Как следствие, значительная часть обитаемой территории станет непригодной для проживания. Обострятся проблемы социально-экономического характера, люди начнут мигрировать в более подходящие для жизни районы. Вся территория развитых стран превратится в зону бедствия, и ожидание развала мировой системы политических и экономических связей станет совершенно реальным. В данной ситуации важнейшим обстоятельством станет удержание равновесия в политическом устройстве и предотвращение предпосылок к развитию глобальной ядерной войны. Поэтому, для срочного снижения парникового эффекта и загрязнения атмосферы человечеству необходимо поступательно, но неизбежно:

Уменьшить потребление углеводородного топлива. Резко сократить использование угля и нефти, которые выделяют на 60 % больше диоксида углерода на единицу производимой энергии, чем любое другое ископаемое топливо в целом;

Повысить энергоэффективность, как на бытовом уровне, так и на производственном к этому также относится внедрение в домостроение более эффективные системы отопления и охлаждения;

Увеличить использование возобновляемых источников энергии - солнечной, ветровой и геотермальной;

На действующих электростанциях и заводских топках, работающих на сжигании углеводорода, применять фильтры и катализаторы для удаления диоксида углерода из выброса в атмосферу, а так же на государственном уровне вводить механизмы, которые позволят существенно замедлить вырубку и деградацию лесных массивов;

Активно участвовать в разработке наднациональных соглашений, обеспечивающих сокращения выброса парниковых газов в атмосферу (Киотский протокол).

Увеличить инвестиции в научно-практические разработки и инновационные технологии по нейтрализации вредных для экологии последствий человеческой жизнедеятельности.

Параллельно с сокращением выброса в атмосферу углекислого газа и пяти других видов парниковых газов сейчас очень важно усилить борьбу с другими вредными выбросами в атмосферу. К вредным для здоровья человека выбросам относят:

Продукты неполного окисления (недогоревшие углеводороды - сажа и окись углерода - угарный газ)

Продукты окисления примесей, содержащихся в топливе (оксиды серы)

оксиды азота (вызывают заболевания астмой)

Твердые частицы

Кислоты серные и угольные, образующиеся в выхлопном тракте при конденсации водяных паров

Антидетонационные и выносительные присадки и продукты их разрушения

Фосфор

Побочные продукты металлургического и химического производства, выделяемые в атмосферу (бурый дым)

Радиоактивные выбросы

Выбросы от разложения мусора на свалках (метан).

парниковый техногенный температурный климат

Заключение

И так, в моем реферате, я достигнул выше перечисленных задач, достиг необходимой цели, а так же подробно описал саму суть проблемы. Конечно, на сегодняшний день разработаны многие программы по обеспечение, а точнее сказать, замедлению парникового эффекта, одной из проблем их реализации является неодинаковое обеспечение ресурсами, технологией, та же самая коррупция, недобросовестная работа - все эти проблемы связанные напрямую не с природой и возможностями нашей расы, а с самой сущностью человека. Перед лицом глобальных катастроф, человечество должно объединиться, а не создавать очередные конференции и международные организации. По-моему мнению необходимо насильно агитировать население на сохранение природы, повысить штрафы за несоблюдение международных норм, проводить акции среди населения и так далее, только такими методами, методами работы с населением можно добиться успеха, ведь никакая техника не сможет заменить жизнь человека. Борьба за жизнь началась!

Размещено на Allbest.ru