Как парниковые газы влияют на изменение климата?

Климатические колебания на Земле отмечались с давних времен. В течение последнего столетия средняя приземная температура увеличилась на 0.6-0.7°С.

В соответствии с инструментальными наблюдениями, наиболее теплый период на нашей планете был зафиксирован с 1998 по 2005 гг.

Вследствие применения ископаемых видов топлива, вырубки лесов в атмосфере увеличивается содержание парниковых газов, удерживающих тепло и создающих парниковый эффект.

Одним из определяющих факторов проблемы глобального потепления климата в научном мире считают антропогенное вмешательство человечества. Так, в индустриальную эпоху объем выбросов в атмосферу углекислого газа возрос на 35%.

Благодаря вмешательству человека химический состав атмосферы Земли радикально изменился, что повлекло изменения климата.

К ряду последствий изменений климата, связанных с воздействием парниковых газов, относят:

• изменение средних показателей температур;
• подъем уровня морей;
• возрастание числа и силы стихийных бедствий и другие результаты.

В данной статье мы рассмотрим, как парниковые газы влияют на климат Земли.

Какие есть парниковые газы и как они влияют на климат Земли?

Оценить точное влияние парниковых газов антропогенной природы на рост средней температуры, а значит и на воздействие на климат нашей планеты, затруднительно из-за колебаний в прозрачности атмосферы.

В научной публикации, напечатанной в Морском гидрофизическом журнале (2006 год, №6) исследовалась связь парниковых эффектов с приземной температурой воздуха и другими факторами.

С этой целью использовалась радиационно-облачная модель и данные спутниковой информации. Анализировались фазы похолоданий-потеплений глобального климата современного периода.

Спрогнозировано повышение температуры в 21 столетии:

За 20 лет непрерывных спутниковых измерений установлено, что:

• в парниковом эффекте присутствует антропогенная составляющая;
• глобальный климат изменялся в сторону потепления;
• повышение средней температуры происходило на порядка 0.35°С за 10 лет.

При сохранении таких темпов повышение глобальной температуры во второй половине 21 столетия составит 1.6-2.0°С.

Изменения в климатической системе нашей планеты обусловлены ростом концентрации долгоживущих парниковых газов антропогенной природы:

• углекислого газа;
• метана;
• закиси азота,

а также — гексафторида серы и некоторых газов искусственной природы (ГФУ и ПФУ).

Самое активное участие во влиянии на климатическую систему нашей планеты отводится углекислому газу, метану и закиси азота. Они химически стабильны, в атмосфере могут сохраняться десятилетиями и столетиями, долговременно воздействуя на климат.

По мнению британских исследователей, основной виновник потепления климата — углекислый газ (СО₂) с постоянно увеличивающейся его концентрацией в атмосфере.

Углекислый газ

Основной источник диоксида углерода — сжигание органического топлива (газа, нефти, угля, дров, горючих сланцев), за счет чего до 80% углекислого газа поступает в атмосферу. Содержание углекислого газа в атмосфере оценивают в 762 · 10⁹ т/С.

По мнению ученых, СО₂ является одним из основных факторов глобального потепления, определяет современную динамику климата и происходящих в биосфере изменений. Именно с увеличением содержания диоксида углерода вследствие усиленного парникового эффекта связывают повышение температуры атмосферы и поверхности Земли.

В докладах МГЭИК (Межправительственной группы экспертов по изменению климата) отмечено, что потепление климата связано с увеличением выбросов в атмосферу углекислого газа — продукта сжигания ископаемого топлива, с накоплением в атмосфере.

Это усиливает действия парникового эффекта и приводит к росту «теплового загрязнения» нашей планеты (вследствие увеличения производственных мощностей и использования энергии).

Ученые пришли к выводу, что рост концентрации диоксида углерода и связанное с этим потепление климата на Земле имеет антропогенно-экологическую причину — загрязнение экосистем супертоксикантами с последующим разрушением.

К повышению концентрации углекислого газа в тропосфере и усилению парникового эффекта с ростом среднегодовой температуры привели следующие факторы:

• неэффективное использование природных ресурсов;
• вырубка лесов с отсутствием их обновления;
• рост городских и промышленных территорий;
• увеличение уровней загрязнения атмосферы и гидросферы.

Западные ученые установили, что выбросы соединений углерода в период 1990-1996 гг. от сжигания топлива увеличились на 5%, что соответствовало сжиганию 300 млн тонн топлива в год. По данным МГЭИК, увеличение концентрации СО₂ в 1990-х годах составляло от 0.2 до 0.8% в год.

Метан

В соответствии с информацией Международной топливной ассоциации, вторым по значимости, оказывающим опасное влияние на климат, углеродосодержащим парниковым газом является метан (СН₄).

В разных научных источниках приводятся следующие данные:

1. Парниковый эффект метана превышает аналогичный эффект углекислого газа в 20 раз.
2. Глобальные выбросы СН₄ в атмосферу составляют порядка 535 млн тонн в год, 375 млн тонн из которых — антропогенные выбросы.
3. Прямой радиационный эффект воздействия на климат метана в 11 раз превышает действие основного парникового газа — СО₂.
4. С точки зрения воздействия метана на потепление земной поверхности, по сравнению с соответствующим количеством углекислого газа, метан эффективнее в 22 раза.
5. 1 килограмм метана, что соответствует 1.395 м³, приносит в 70 раз больше вреда атмосфере, чем килограмм (0.505 м³) диоксида углерода.

Объем мировых выбросов СН₄ к 2020 году в научном мире оценивали в 9390 млн метрических тонн эквивалента СО₂. К 2030 году прогнозируется увеличение объема мировых антропогенных выбросов метана до 10220 млн метрических тонн эквивалента СО₂.

Преимущественная часть выбросов метана попадает в атмосферу из 5 основных источников:

• нефтегазовые системы;
• твердые бытовые отходы;
• сточные хозяйственно-бытовые воды;
• утилизация навоза в сельском хозяйстве;
• угольные шахты.

Другие источники образования метана:

• сжигание, переваривание растительности или ее гниение под воздействием кислорода;
• выбросы водно-болотных угодий, а также при выращивании риса.

Одним из антропогенных источников метана, поступающего в атмосферу, является газовая промышленность.

Выбросами газа могут сопровождаться процессы:

• добычи;
• переработки;
• транспортировки;
• хранения;
• распределения

природного газа при наличии неплотностей в оборудовании, его пусках-остановках, необходимости стравливания газа при ремонтах.

Крупный поставщик природного газа — Россия, при этом ученые отмечают, что выбросы метана часто наблюдаются в суровой арктической зоне, богатой этим газом.

Разовые выбросы СН₄ способны изменить климат не только в арктической полосе, но и в мире в целом. Общее влияние метана на потепление оценивают в 18%.

Закись азота

В соответствии с данными научных публикаций, концентрация закиси азота (N₂O) в 2005 году была на 18% выше значения доиндустриального периода.

Ежегодное повышение выбросов этого парникового газа в течение последних десятилетий составляло порядка 0.8 ppb. Ученые считают, что около 40% общемирового объема выбросов закиси азота имеют антропогенную природу и влияют на изменения климата.

Основные источники выбросов N₂O, оказывающих воздействие на глобальное потепление, в 310 раз превышающие потенциал СО₂:

• выделения с химическими удобрениями;
• сжигание ископаемого топлива.

Другие антропогенные источники:

• сжигание биомассы;
• некоторые виды промышленного производства (например, производство нейлона);
• скотоводство.

Закись азота также высвобождается из почвы и океанов в результате природных процессов.

О том, какие парниковые газы существуют на планете читайте здесь.

Механизм влияния

По свидетельству ученых, потепление климата, связанное с деятельностью человека и увеличением испарений парниковых газов, может привести к последствиям:

• изменению средних температурных значений;
• подъему уровня моря;
• росту количества стихийных бедствий и их размахов.

Последствия изменения климата более всего ощущают беднейшие регионы нашей планеты, принимая удар бурь, засух, наводнений, не имея достаточно средств на борьбу с ними.

Возможные варианты последствий:

1. Ущерб биологическому разнообразию и экосистемам.
2. Распространение болезней и повышение уровня смертности в регионах с низким уровнем здравоохранения.
3. Уменьшение количества пресной воды и ухудшение ее качества.
4. Угроза продовольственной безопасности.

Ученые считают, что если антропогенное воздействие парниковых газов продолжит изменять климат Земли и в 21 столетии, температура приземной поверхности в период 1990-2100 гг. возрастет на 1.5-1.8° С.

Существует вероятность:

• повышения уровня моря на 40 см;
• затопления ряда территорий из-за роста стихийных погодных явлений;
• сокращения «шапок» полярных льдов и ледников на горных вершинах;
• таяния вечной мерзлоты в арктических районах.

Российскими учеными установлено, что вероятный ущерб от последствий, подверженных экономической оценке, может составить 7.5% глобального ВВП (валового внутреннего продукта), а материальные потери от опасных и экстремальных погодных условий в России смогут составить порядка 0.5% ВВП.

Исследователями также отмечается наличие связи между объемами выбросов парниковых газов и рисками для здоровья людей.

В одном из докладов МГЭИК оцениваются возможные последствия глобального потепления по некоторым регионам мира:

На Всемирной конференции по изменению климата (при поддержке ООН), прошедшей осенью 2003 года в Москве, рассматривались сценарии влияния потепления климата на экономику стран.

Участники конференции пришли к мнению, что процесс потепления климата может уже в средине 21 столетия вызвать:

• таяние полярных ледников;
• существенное повышение уровня Мирового океана;
• затопление прибрежных территорий и островов;
• распространение пустынь.

Ученые подсчитали, что повышение средней температуры на 3.5°С может привести к уходу под воду Санкт-Петербурга, Амстердама и других населенных пунктов.

А по мнению академика Ю. Израэля потепление всего на 1.5°С способно вызвать засухи в Поволжье, привести к таянию вечной мерзлоты, что может спровоцировать разрушение строений и газопроводов на севере России.

Участники конференции также высказали предположение о возможном изменении морских течений и движения воздушных потоков, а также об уходе Гольфстрима под холодные воды от таяния льдов Арктики.

Эти последствия изменения климата способны будут вызвать резкое похолодание в Европе и Северной Америке. А в России, преимущественно в Сибири, климат улучшится, станет теплее и более влажным. Вечная мерзлота уйдет на север, расширятся площади плодородных земель.

В статье «Прогноз адаптивных приспособлений в лесном хозяйстве в связи с возможными климатическими изменениями», опубликованной в Лесном журнале (2019 год, №5), исследовалось влияние повышения среднегодовой температуры воздуха в Поволжском и Центрально Черноземном районах на произрастание растений.

При исследовании учитывались выбросы парниковых газов и их концентрации в атмосфере.

В материалах статьи обращается внимание, что если не принимать меры, изменение климата способно вызвать:

• изменения породного состава лесных экосистем и уровня биоразнообразия;
• подверженность растений многократному влиянию стрессовых факторов;
• повышение рисков лесных пожаров;
• снижение продуктивности лесных экосистем;
• распространение болезней и вредителей леса;
• увеличение силы и частоты экстремальных явлений погоды;
• ухудшение условий ведения лесного хозяйства.

По результатам проведенных исследований учеными был сделан вывод, что даже самое мягкое изменение климата вследствие выбросов парниковых газов вызовет нарушения в состоянии лесных экосистем.

А ответом лесов на эти климатические изменения могут быть неблагоприятные погодные условия, болезни и вредители леса и лесные пожары.

Видео о парниковых газах

О механизме влияния парниковых газов на климат нашей планеты рассказывается в видео ролике ниже:

Заключение

Уже к концу 20 столетия человечество поняло, что увеличение антропогенных выбросов парниковых газов, вызывающих усиление парникового эффекта, способно привести к надвигающейся катастрофе — сильнейшим изменениям климата.

Этот процесс необходимо остановить. Срочные объединенные действия и усилия всех стран и народов мира способны повернуть вспять процесс разрушающего воздействия парниковых газов на климат нашей планеты.