การสะสมของก๊าซอะไรในบรรยากาศ ปัญหาการสะสมของก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ ก๊าซเรือนกระจกที่ส่งผลต่อสภาพอากาศของโลก

14.12.2019 อุปกรณ์

ผลกระทบจากภาวะเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศของโลกของเรานั้นเกิดจากการที่พลังงานในช่วงอินฟราเรดของสเปกตรัมพุ่งสูงขึ้นจากพื้นผิวโลกนั้นถูกดูดกลืนโดยโมเลกุลของก๊าซในชั้นบรรยากาศและแผ่กลับออกมาในทิศทางต่างๆ ดังนี้ ส่งผลให้พลังงานครึ่งหนึ่งที่โมเลกุลก๊าซเรือนกระจกดูดกลืนกลับคืนสู่พื้นผิวโลกทำให้ร้อนขึ้น ควรสังเกตว่าปรากฏการณ์เรือนกระจกเป็นปรากฏการณ์ทางบรรยากาศตามธรรมชาติ (รูปที่ 5) หากไม่มีปรากฏการณ์เรือนกระจกบนโลกเลย อุณหภูมิเฉลี่ยบนโลกของเราจะอยู่ที่ประมาณ -21 ° C และด้วยเหตุนี้เอง ก๊าซเรือนกระจกจึงอยู่ที่ +14 ° C ดังนั้น ตามทฤษฎีแล้ว กิจกรรมของมนุษย์ที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศของโลก ควรนำไปสู่ความร้อนที่เพิ่มขึ้นของดาวเคราะห์ ก๊าซเรือนกระจกหลักตามลำดับผลกระทบโดยประมาณต่อสมดุลความร้อนของโลก ได้แก่ ไอน้ำ (36-70%) คาร์บอนไดออกไซด์ (9-26%) มีเทน (4-9%) ฮาโลคาร์บอน ไนตริกออกไซด์

ข้าว.

โรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง ปล่องไฟในโรงงาน ไอเสียรถยนต์ และแหล่งกำเนิดมลพิษอื่นๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้น ปล่อยมลพิษประมาณ 22 พันล้านตันสู่ชั้นบรรยากาศ คาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ ต่อปี การเลี้ยงสัตว์ การใส่ปุ๋ย การเผาถ่านหิน และแหล่งอื่นๆ ทำให้เกิดก๊าซมีเทนประมาณ 250 ล้านตันต่อปี ประมาณครึ่งหนึ่งของก๊าซเรือนกระจกที่มนุษย์ปล่อยออกมาทั้งหมดยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศ ประมาณสามในสี่ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากมนุษย์ทั้งหมดในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาเกิดจากการใช้น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ และถ่านหิน (ภาพที่ 6) ส่วนที่เหลือส่วนใหญ่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ ส่วนใหญ่เป็นการตัดไม้ทำลายป่า

ข้าว.

ไอน้ำเป็นก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญที่สุดในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ไอน้ำยังมีส่วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการอื่นๆ อีกมากมาย ซึ่งทำให้บทบาทของไอน้ำไม่คลุมเครือภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน

ประการแรก ระหว่างการระเหยจากพื้นผิวโลกและการควบแน่นเพิ่มเติมในชั้นบรรยากาศ ความร้อนที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศมากถึง 40% จะถูกถ่ายโอนไปยังชั้นล่างของบรรยากาศ (โทรโพสเฟียร์) เนื่องจากการพาความร้อน ดังนั้นไอน้ำในระหว่างการระเหยจึงทำให้อุณหภูมิพื้นผิวค่อนข้างต่ำ แต่ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากการควบแน่นในชั้นบรรยากาศนั้นถูกใช้เพื่อทำให้ร้อนขึ้น และต่อมาก็ทำให้พื้นผิวโลกร้อนขึ้นนั่นเอง

แต่หลังจากการควบแน่นของไอน้ำ หยดน้ำหรือผลึกน้ำแข็งจะก่อตัวขึ้น ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องอย่างมากในกระบวนการกระเจิง แสงแดด, ส่วนสะท้อน พลังงานแสงอาทิตย์กลับเข้าสู่อวกาศ เมฆซึ่งเป็นเพียงการสะสมของหยดละอองและผลึกเหล่านี้ จะเพิ่มเศษส่วนของพลังงานแสงอาทิตย์ (อัลเบโด) ที่สะท้อนจากชั้นบรรยากาศกลับเข้าไปในอวกาศ (และการตกตะกอนเพิ่มเติมจากเมฆสามารถตกลงมาในรูปของหิมะ ทำให้พื้นผิวอัลเบโดเพิ่มขึ้น)

อย่างไรก็ตาม ไอน้ำแม้จะควบแน่นเป็นหยดและผลึก ยังคงมีแถบการดูดกลืนแสงที่ทรงพลังในบริเวณอินฟราเรดของสเปกตรัม ซึ่งหมายความว่าบทบาทของเมฆก้อนเดียวกันนั้นยังห่างไกลจากความชัดเจน ความเป็นคู่นี้จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในกรณีสุดโต่งต่อไปนี้ - เมื่อท้องฟ้าปกคลุมไปด้วยเมฆในสภาพอากาศในฤดูร้อนที่มีแดดจ้า อุณหภูมิบนพื้นผิวจะลดลง และหากสิ่งเดียวกันเกิดขึ้นในคืนฤดูหนาว ในทางกลับกัน มันก็จะสูงขึ้น ตำแหน่งของเมฆก็ส่งผลต่อผลลัพธ์สุดท้ายเช่นกัน - ที่ระดับความสูงต่ำ เมฆทรงพลังจะสะท้อนพลังงานแสงอาทิตย์จำนวนมาก และความสมดุลอาจเป็นประโยชน์ต่อเอฟเฟกต์ป้องกันเรือนกระจกในกรณีนี้ แต่ที่ระดับความสูงสูง เมฆเซอร์รัสที่หายากจะยอมให้ พลังงานแสงอาทิตย์ลดลงมาก แต่แม้แต่เมฆที่หายากก็ยังเป็นอุปสรรคต่อรังสีอินฟราเรดที่แทบจะผ่านไม่ได้ และที่นี่ เราสามารถพูดถึงความเด่นของปรากฏการณ์เรือนกระจกได้

คุณสมบัติอีกอย่างของไอน้ำ - บรรยากาศชื้นในระดับหนึ่งมีส่วนช่วยในการจับกันของก๊าซเรือนกระจกอื่น - คาร์บอนไดออกไซด์ และการถ่ายโอนของไอน้ำโดยปริมาณน้ำฝนสู่พื้นผิวโลก ซึ่งมันสามารถนำมาใช้ในการก่อตัวของคาร์บอเนตและเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็น ผลของกระบวนการต่อไป

กิจกรรมของมนุษย์มีผลกระทบโดยตรงน้อยมากต่อเนื้อหาของไอน้ำในบรรยากาศ - เพียงเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของพื้นที่ชลประทาน การเปลี่ยนแปลงในพื้นที่หนองน้ำและการทำงานของพลังงานซึ่งเล็กน้อยต่อ พื้นหลังของการระเหยจากพื้นผิวน้ำทั้งหมดของโลกและการเกิดภูเขาไฟ ด้วยเหตุนี้จึงมักให้ความสนใจเพียงเล็กน้อยเมื่อพิจารณาถึงปัญหาของภาวะเรือนกระจก

อย่างไรก็ตาม ผลกระทบทางอ้อมต่อปริมาณไอน้ำอาจมีขนาดใหญ่มาก เนื่องจากการสะท้อนกลับระหว่างปริมาณไอน้ำในบรรยากาศกับภาวะโลกร้อนที่เกิดจากก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ ซึ่งเราจะมาพิจารณากันในตอนนี้

เป็นที่ทราบกันว่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การระเหยของไอน้ำก็เพิ่มขึ้นด้วย และทุกๆ 10 ° C ปริมาณไอน้ำที่เป็นไปได้ในอากาศจะเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า ตัวอย่างเช่น ที่ 0 °C ความดันไออิ่มตัวจะอยู่ที่ประมาณ 6 mb ที่ +10 °C - 12 mb และที่ +20 °C - 23 mb

จะเห็นได้ว่าปริมาณไอน้ำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก และเมื่อลดลงด้วยเหตุผลใดก็ตาม ประการแรก ปรากฏการณ์เรือนกระจกของไอน้ำจะลดลง (เนื่องจากปริมาณที่ลดลง) และประการที่สอง การควบแน่นของไอน้ำเกิดขึ้น ซึ่งแน่นอนว่า อุณหภูมิที่ลดลงช้าลงอย่างมากเนื่องจากการปลดปล่อยความร้อนควบแน่น แต่หลังจากการควบแน่น การสะท้อนของพลังงานแสงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้น ทั้งบรรยากาศเอง (กระเจิงบนหยดและผลึกน้ำแข็ง) และพื้นผิว ( หิมะ) ซึ่งทำให้อุณหภูมิลดลงอีก

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ปริมาณไอน้ำในบรรยากาศจะเพิ่มขึ้น ภาวะเรือนกระจกจะเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในช่วงเริ่มต้นเพิ่มขึ้น โดยหลักการแล้วความขุ่นก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน (ไอน้ำเข้าสู่บริเวณที่ค่อนข้างเย็นมากขึ้น) แต่ก็อ่อนแอมาก - ตาม I. Mokhov ประมาณ 0.4% ต่อระดับความร้อนซึ่งไม่สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการสะท้อนพลังงานแสงอาทิตย์

คาร์บอนไดออกไซด์- ผู้สนับสนุนรายใหญ่อันดับสองของปรากฏการณ์เรือนกระจกในปัจจุบัน ไม่แข็งตัวเมื่ออุณหภูมิลดลง และยังคงสร้างปรากฏการณ์เรือนกระจกต่อไปแม้ที่อุณหภูมิต่ำสุดที่เป็นไปได้ภายใต้สภาวะบนบก อาจเป็นเพราะการสะสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศอย่างค่อยเป็นค่อยไปอันเนื่องมาจากการระเบิดของภูเขาไฟที่โลกสามารถหลุดพ้นจากสภาวะน้ำแข็งที่มีพลังมากที่สุดได้ (เมื่อแม้แต่เส้นศูนย์สูตรก็ถูกปกคลุมด้วยชั้นน้ำแข็งอันทรงพลัง) ซึ่ง มันตกลงไปที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของ Proterozoic

คาร์บอนไดออกไซด์เกี่ยวข้องกับวัฏจักรคาร์บอนอันทรงพลังในระบบธรณีภาค-ไฮโดรสเฟียร์-บรรยากาศ และการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศของโลกนั้นสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงความสมดุลของการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศและการขจัดออกจากบรรยากาศ

เนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำมีความสามารถในการละลายได้ค่อนข้างสูง ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในไฮโดรสเฟียร์ (โดยหลักคือมหาสมุทร) จึงเป็นคาร์บอน 4x104 Gt (กิกะตัน) (ต่อจากนี้ไป ข้อมูลเกี่ยวกับ CO2 ในรูปของคาร์บอนจะได้รับ) รวมถึงความลึก ชั้น (Putvinsky, 1998). ปัจจุบันบรรยากาศมีคาร์บอนประมาณ 7.5x102 Gt (Alekseev et al., 1999) เนื้อหาของ CO2 ในชั้นบรรยากาศอยู่ห่างไกลจากที่ต่ำเสมอ - ตัวอย่างเช่นใน Archean (ประมาณ 3.5 พันล้านปีก่อน) บรรยากาศประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เกือบ 85-90% ที่ความดันและอุณหภูมิที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (Sorokhtin, Ushakov , 1997). อย่างไรก็ตาม การไหลของมวลน้ำที่มีนัยสำคัญสู่พื้นผิวโลกอันเป็นผลมาจากการลดก๊าซภายในเช่นเดียวกับการเกิดขึ้นของชีวิต ทำให้เกิดพันธะของบรรยากาศเกือบทั้งหมดและส่วนสำคัญของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายในน้ำในรูปแบบ ของคาร์บอเนต (ประมาณ 5.5x107 Gt ของคาร์บอนถูกเก็บไว้ในเปลือกโลก (รายงาน IPCC, 2000)) นอกจากนี้ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก็เริ่มถูกเปลี่ยนโดยสิ่งมีชีวิตให้กลายเป็นแร่ธาตุที่ติดไฟได้หลายรูปแบบ นอกจากนี้ คาร์บอนไดออกไซด์บางส่วนถูกกักเก็บเนื่องจากการสะสมของสารชีวมวล ปริมาณสำรองคาร์บอนทั้งหมดซึ่งเทียบได้กับคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ และเมื่อพิจารณาถึงดินแล้วเกินหลายครั้ง

อย่างไรก็ตาม เรามีความสนใจเป็นหลักในกระแสที่ทำให้มั่นใจได้ว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะเข้าสู่บรรยากาศและกำจัดออกจากบรรยากาศ ธรณีภาคตอนนี้ให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไหลเข้าสู่ชั้นบรรยากาศเพียงเล็กน้อยเนื่องจากการระเบิดของภูเขาไฟ - ประมาณ 0.1 Gt ของคาร์บอนต่อปี (Putvinsky, 1998) มีการสังเกตฟลักซ์ขนาดใหญ่ขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในระบบมหาสมุทร (พร้อมกับสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ที่นั่น) - บรรยากาศและสิ่งมีชีวิตบนบก - บรรยากาศ คาร์บอนประมาณ 92 Gt เข้าสู่มหาสมุทรทุกปีจากชั้นบรรยากาศ และ 90 Gt กลับสู่บรรยากาศ (Putvinsky, 1998) ดังนั้น คาร์บอนประมาณ 2 Gt จึงถูกกำจัดเพิ่มเติมจากชั้นบรรยากาศริมทะเลทุกปี ในเวลาเดียวกัน คาร์บอนประมาณ 100 Gt ต่อปีเข้าสู่ชั้นบรรยากาศในกระบวนการหายใจและการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตที่ตายบนบก ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชบนบกยังกำจัดคาร์บอนประมาณ 100 Gt ออกจากบรรยากาศด้วย (Putvinsky, 1998) ดังที่เราเห็น กลไกของการรับเข้าและส่งออกของคาร์บอนจากชั้นบรรยากาศค่อนข้างสมดุล โดยให้ฟลักซ์ที่เท่ากันโดยประมาณ ชีวิตมนุษย์สมัยใหม่รวมอยู่ในกลไกนี้ด้วยการไหลของคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ อันเนื่องมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล (น้ำมัน ก๊าซ ถ่านหิน ฯลฯ ) - ตามข้อมูลเช่นในช่วงปี 1989-99 เฉลี่ยประมาณ 6.3 Gt ต่อปี นอกจากนี้ การไหลของคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศก็เพิ่มขึ้นเนื่องจากการตัดไม้ทำลายป่าและการเผาไหม้ของป่าบางส่วน - มากถึง 1.7 Gt ต่อปี (รายงาน IPCC, 2000) ในขณะที่การเพิ่มขึ้นของมวลชีวภาพที่ก่อให้เกิดการดูดซึม CO2 นั้นอยู่ที่ประมาณ 0.2 Gt ต่อปีเท่านั้น แทนที่จะเป็นเกือบ 2 Gt ในปี แม้จะคำนึงถึงความเป็นไปได้ในการดูดซับคาร์บอนเพิ่มเติมประมาณ 2 Gt ในมหาสมุทร แต่ก็ยังมีฟลักซ์เพิ่มเติมที่ค่อนข้างสำคัญ (ปัจจุบันประมาณ 6 Gt ต่อปี) ซึ่งเพิ่มปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ นอกจากนี้ การดูดซึมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในมหาสมุทรอาจลดลงในอนาคตอันใกล้ และแม้แต่กระบวนการย้อนกลับก็เป็นไปได้ - การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากมหาสมุทร นี่เป็นเพราะการลดลงของความสามารถในการละลายของคาร์บอนไดออกไซด์เมื่ออุณหภูมิของน้ำเพิ่มขึ้น - ตัวอย่างเช่นเมื่ออุณหภูมิของน้ำเพิ่มขึ้นจากเพียง 5 ถึง 10 ° C ค่าสัมประสิทธิ์การละลายของคาร์บอนไดออกไซด์จะลดลงจากประมาณ 1.4 เป็น 1.2 .

ดังนั้นการไหลของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศที่เกิดจากกิจกรรมทางเศรษฐกิจจึงไม่มากเมื่อเทียบกับกระแสธรรมชาติบางส่วน อย่างไรก็ตาม การไม่ชดเชยทำให้เกิดการสะสมของ CO2 ในบรรยากาศอย่างค่อยเป็นค่อยไปซึ่งทำลายสมดุลของการไหลเข้าและออกของ CO2 ซึ่งมี ได้ก่อตัวขึ้นเป็นเวลาหลายพันล้านปีของการวิวัฒนาการของโลกและสิ่งมีชีวิตบนโลก

ข้อเท็จจริงมากมายเกี่ยวกับธรณีวิทยาและประวัติศาสตร์ในอดีตเป็นเครื่องยืนยันถึงความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศกับความผันผวนของปริมาณก๊าซเรือนกระจก ในช่วง 4 ถึง 3.5 พันล้านปีก่อนความสว่างของดวงอาทิตย์เหลือน้อยกว่าตอนนี้ประมาณ 30% อย่างไรก็ตาม แม้ภายใต้แสงแดดอ่อนๆ ของดวงอาทิตย์ที่อ่อนวัย ชีวิตก็พัฒนาขึ้นบนโลกและเกิดหินตะกอนก่อตัวขึ้น อย่างน้อยที่สุดส่วนหนึ่งของพื้นผิวโลก อุณหภูมิก็สูงกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำ นักวิทยาศาสตร์บางคนแนะนำว่าในเวลานั้นในชั้นบรรยากาศโลกมีแกนที่ใหญ่กว่า 1,000 เท่า คาร์บอนไดออกไซด์มากกว่าที่เป็นอยู่ตอนนี้ และสิ่งนี้ชดเชยการขาดพลังงานแสงอาทิตย์ เนื่องจากความร้อนที่แผ่ออกมาจากโลกยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศมากขึ้น ภาวะเรือนกระจกที่เพิ่มขึ้นอาจเป็นสาเหตุหนึ่งเท่านั้น อากาศอบอุ่นต่อมา - ในยุคมีโซโซอิก (ยุคไดโนเสาร์) จากการวิเคราะห์ซากดึกดำบรรพ์ที่หลงเหลืออยู่บนโลกในขณะนั้น อุณหภูมิอุ่นกว่าตอนนี้ 10-15 องศา ควรสังเกตว่าเมื่อ 100 ล้านปีก่อนและก่อนหน้านั้น ทวีปต่างๆ มีตำแหน่งที่แตกต่างจากในสมัยของเรา และการหมุนเวียนของมหาสมุทรก็แตกต่างกัน ดังนั้นการถ่ายเทความร้อนจากเขตร้อนไปยังบริเวณขั้วโลกจึงอาจมีมากขึ้น อย่างไรก็ตาม การคำนวณโดย Eric J. Barron ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย และคนอื่นๆ แสดงให้เห็นว่าภาวะโลกร้อนแบบมีโซโซอิกไม่เกินครึ่งอาจเกี่ยวข้องกับภูมิศาสตร์ยุคบรรพกาล ภาวะโลกร้อนที่เหลืออธิบายได้ง่ายโดยการเพิ่มคาร์บอนไดออกไซด์ ข้อสันนิษฐานนี้ถูกเสนอโดยนักวิทยาศาสตร์โซเวียต A.B. Ronov จากสถาบันอุทกวิทยาแห่งรัฐ และ M. I. Budyko จากหอดูดาวหลักธรณีฟิสิกส์ การคำนวณที่สนับสนุนข้อเสนอแนะนี้จัดทำโดย Eric Barron, Starley L. Thompson จากศูนย์วิจัยบรรยากาศแห่งชาติ (NCAR) จากแบบจำลองทางธรณีเคมีที่พัฒนาโดย Robert A. Berner และ Antonio C. Lazaga จาก Yale University และ Robert ผู้ล่วงลับ ทุ่งนาในเท็กซัสกลายเป็นทะเลทรายหลังจากเกิดภัยแล้งเป็นระยะเวลาหนึ่งในปี 2526 ภาพดังกล่าวตามการคำนวณแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์สามารถสังเกตได้ในหลาย ๆ แห่งหากจากภาวะโลกร้อนความชื้นในดินลดลงในภาคกลางของ ทวีปที่มีการผลิตธัญพืชเข้มข้น

M. Garrels แห่งมหาวิทยาลัยเซาท์ฟลอริดา ตามมาด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาระหว่างการระเบิดของภูเขาไฟที่รุนแรงเป็นพิเศษที่สันเขากลางมหาสมุทร ซึ่งแมกมาที่เพิ่มสูงขึ้นจะสร้างพื้นมหาสมุทรใหม่ หลักฐานโดยตรงของความเชื่อมโยงระหว่างก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศกับสภาพอากาศในช่วงธารน้ำแข็งสามารถ "สกัด" ออกจากฟองอากาศที่ฝังอยู่ในน้ำแข็งแอนตาร์กติก ซึ่งก่อตัวขึ้นในสมัยโบราณโดยการบดอัดของหิมะที่ตกลงมา ทีมนักวิจัยที่นำโดย Claude Lauriu จากห้องปฏิบัติการ Glaciology and Geophysics ในเมือง Grenoble ได้ศึกษาเสาน้ำแข็งยาว 2,000 เมตร (ซึ่งสัมพันธ์กับระยะเวลา 160,000 ปี) ที่ได้รับจากนักวิจัยโซเวียตที่สถานี Vostok ในแอนตาร์กติกา การวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการของก๊าซที่มีอยู่ในคอลัมน์น้ำแข็งนี้แสดงให้เห็นว่าในบรรยากาศโบราณความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนเปลี่ยนแปลงไปพร้อมกัน และที่สำคัญกว่านั้นคือ "ในเวลา" ที่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเฉลี่ยในท้องถิ่น (กำหนดโดยอัตราส่วนของ ความเข้มข้นของไอโซโทปไฮโดรเจนในโมเลกุลของน้ำ ) ในช่วงระหว่างน้ำแข็งสุดท้ายซึ่งกินเวลาไปแล้ว 10,000 ปี และในช่วงระหว่างน้ำแข็งก่อนหน้า (130,000 ปีก่อน) ก็ยาวนานเช่นกัน 10,000 ปี อุณหภูมิเฉลี่ยในภูมิภาคนี้สูงกว่าช่วงธารน้ำแข็ง 10 °C (โดยรวมแล้ว โลกมีอุณหภูมิอุ่นขึ้น 5°C ในช่วงเวลาที่ระบุ) ในช่วงเวลาเดียวกัน บรรยากาศมีคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น 25% และมีเธนมากกว่าช่วงน้ำแข็ง 100,070 ยังไม่ชัดเจนว่าการเปลี่ยนแปลงของก๊าซเรือนกระจกเป็นสาเหตุและผลกระทบคือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หรือในทางกลับกัน เป็นไปได้มากว่าสาเหตุของการเกิดน้ำแข็งคือการเปลี่ยนแปลงในวงโคจรของโลกและพลวัตพิเศษของการเคลื่อนไปข้างหน้าและการถอยของธารน้ำแข็ง อย่างไรก็ตาม ความผันผวนของสภาพอากาศเหล่านี้อาจรุนแรงขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตและความผันผวนของการไหลเวียนของมหาสมุทร ซึ่งส่งผลต่อเนื้อหาของก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ มีข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับความผันผวนของก๊าซเรือนกระจกและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา ซึ่งในระหว่างนั้น คาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นอีก 25% และมีก๊าซมีเทน 100% เพิ่มขึ้นอีก "บันทึก" อุณหภูมิเฉลี่ยทีมวิจัยสองทีมที่นำโดย James E. Hansen แห่งสถาบัน Goddard Institute for Space Research แห่ง National Aeronautics and Space Administration และ T. M. L. Wigley แห่งแผนก Climate Division ของ University of East Anglia ได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับโลกตลอด 100 ปีที่ผ่านมา

การกักเก็บความร้อนโดยชั้นบรรยากาศเป็นองค์ประกอบหลักของสมดุลพลังงานของโลก (รูปที่ 8) ประมาณ 30% ของพลังงานที่มาจากดวงอาทิตย์สะท้อนกลับ (ซ้าย) ไม่ว่าจะมาจากเมฆ หรือจากอนุภาค หรือจากพื้นผิวโลก ส่วนที่เหลืออีก 70% จะถูกดูดซึม พลังงานที่ถูกดูดกลืนจะถูกปล่อยออกมาอีกครั้งในช่วงอินฟราเรดโดยพื้นผิวของดาวเคราะห์

ข้าว.

นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ใช้การวัดจากสถานีตรวจอากาศที่กระจายอยู่ทั่วทุกทวีป (ทีม Climate Division ยังรวมการวัดในทะเลไว้ในการวิเคราะห์ด้วย) ในเวลาเดียวกัน ทั้งสองกลุ่มได้นำวิธีต่างๆ ในการวิเคราะห์การสังเกตและคำนึงถึง "การบิดเบือน" มาใช้ในทั้งสองกลุ่มที่เกี่ยวข้องเช่นกับข้อเท็จจริงที่ว่าสถานีตรวจอากาศบางแห่ง "ย้าย" ไปยังที่อื่นเป็นเวลากว่าร้อยปีและบางแห่งตั้งอยู่ ในเมืองให้ข้อมูล "ปนเปื้อน" » อิทธิพลของความร้อนที่เกิดจากผู้ประกอบการอุตสาหกรรมหรือสะสมในระหว่างวันโดยอาคารและทางเท้า ผลกระทบสุดท้ายที่นำไปสู่การเกิดขึ้นของ "เกาะความร้อน" นั้นสามารถสังเกตได้ชัดเจนมากในประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่น สหรัฐอเมริกา อย่างไรก็ตาม แม้ว่าการแก้ไขที่คำนวณสำหรับประเทศสหรัฐอเมริกา (ซึ่งได้มาจาก Thomas R. Karl จาก National Climatic Data Center ใน Asheville, North Carolina และ P. D. Jones จาก University of East Anglia) ได้ขยายไปยังข้อมูลทั้งหมดบน โลก, ในบันทึกทั้งสองจะยังคงอยู่ "<реальное» потепление величиной 0,5 О С, относящееся к последним 100 годам. В согласии с общей тенденцией 1980-е годы остаются самым теплым десятилетием, а 1988, 1987 и 1981 гг. - наиболее теплыми годами (в порядке перечисления). Можно ли считать это «сигналом» парникового потепления? Казалось бы, можно, однако в действительности факты не столь однозначны. Возьмем для примера такое обстоятельство: вместо неуклонного потепления, какое можно ожидать от парникового эффекта, быстрое повышение температуры, происходившее до конца второй мировой войны, сменилось небольшим похолоданием, продлившимся до середины 1970-х годов, за которым последовал второй период быстрого потепления, продолжающийся по сей день. Какой характер примет изменение температуры в ближайшее время? Чтобы дать такой прогноз, необходимо ответить на три вопроса. Какое количество диоксида углерода и других парниковых газов будет выброшено в атмосферу? Насколько при этом возрастет концентрация этих газов в атмосфере? Какой климатический эффект вызовет это повышение концентрации, если будут действовать естественные и антропогенные факторы, которые могут ослаблять или усиливать климатические изменения? Прогноз выбросов - нелегкая задача для исследователей, занимающихся анализом человеческой деятельности. Какое количество диоксида углерода попадет в атмосферу, зависит главным образом от того, сколько ископаемого топлива будет сожжено и сколько лесов вырублено (последний фактор ответствен за половину прироста парниковых газов с 1800 г. и за 20070прироста в наше время). И тот и другой фактор зависят в свою очередь от множества причин. Так, на потреблении ископаемого топлива сказываются рост населения, переход к альтернативным источникам энергии и меры по экономии энергии, а также состояние мировой экономики. Прогнозы в основном сводятся к тому, что потребление ископаемого топлива на земном шаре в целом будет увеличиваться примерно с той же скоростью, что и сегодня намного медленнее, чем до энергетического кризиса 1970-х годов. В результате эмиссия (поступление в атмосферу) диоксида углерода в ближайшие несколько десятилетий, будет увеличиваться на 0,5-2070 в год. Другие парниковые газы, такие как ХФУ, оксиды азота и тропосферный озон, могут вносить в потепление климата почти столь же большой вклад, что и диоксид углерода, хотя в атмосферу их попадает значительно меньше: объясняется это тем, что они более эффективно поглощают солнечную радиацию. Предсказать, какова будет эмиссия этих газов - задача еще более трудная. Так, например, не вполне ясно происхождение некоторых газов, в частности метана; величина выбросов других газов, таких как ХФУ или озон, будет зависеть от того, какие изменения в технологии и политике произойдут в ближайшем будущем.

การแลกเปลี่ยนคาร์บอนระหว่างชั้นบรรยากาศและ "อ่างเก็บน้ำ" ต่างๆ บนโลก (รูปที่ 9) แต่ละหมายเลขระบุคาร์บอน (ในรูปของไดออกไซด์) ต่อปีเป็นพันล้านตันหรือเก็บไว้ในอ่างเก็บน้ำ ในวัฏจักรธรรมชาติเหล่านี้ ซึ่งหนึ่งในนั้น "ปิด" สู่พื้นดินและอีกส่วนหนึ่งออกจากมหาสมุทร มีเพียงคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกขับออกจากชั้นบรรยากาศเมื่อเข้าสู่บรรยากาศเท่านั้น แต่กิจกรรมของมนุษย์ - การตัดไม้ทำลายป่าและการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล - นำไปสู่ความจริงที่ว่า ปริมาณคาร์บอนในบรรยากาศเพิ่มขึ้น 3 พันล้านตันต่อปี ข้อมูลที่นำมาจาก Bert Bolin ที่มหาวิทยาลัยสตอกโฮล์ม

รูปที่ 9

สมมติว่าเรามีการคาดการณ์ที่สมเหตุสมผลว่าการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะเปลี่ยนไปอย่างไร ในกรณีนี้จะมีการเปลี่ยนแปลงอะไรกับความเข้มข้นของก๊าซนี้ในชั้นบรรยากาศ? ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศถูก "บริโภค" โดยพืชและในมหาสมุทรซึ่งใช้สำหรับกระบวนการทางเคมีและชีวภาพ เมื่อความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเปลี่ยนไป อัตรา "การบริโภค" ของก๊าซนี้ก็อาจจะเปลี่ยนไปเช่นกัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง กระบวนการที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเนื้อหาของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศต้องรวมการป้อนกลับด้วย คาร์บอนไดออกไซด์เป็น "วัตถุดิบ" สำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืช ดังนั้นการบริโภคโดยพืชจึงมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามการสะสมในชั้นบรรยากาศ ซึ่งจะทำให้การสะสมนี้ช้าลง ในทำนองเดียวกัน เนื่องจากปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำผิวดินของมหาสมุทรอยู่ในสภาวะสมดุลโดยประมาณกับเนื้อหาในชั้นบรรยากาศ การดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นโดยน้ำทะเลจะทำให้การสะสมในบรรยากาศช้าลง อย่างไรก็ตาม อาจเกิดขึ้นได้ว่าการสะสมของคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ ในชั้นบรรยากาศจะทำให้เกิดกลไกตอบรับเชิงบวกในการเคลื่อนไหว ซึ่งจะขยายผลกระทบของสภาพอากาศ ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างรวดเร็วอาจนำไปสู่การหายไปของบางส่วนของป่าไม้และระบบนิเวศอื่นๆ ซึ่งจะทำให้ความสามารถของชีวมณฑลในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ลดลง นอกจากนี้ ภาวะโลกร้อนสามารถนำไปสู่การปล่อยคาร์บอนที่มีอยู่ในดินอย่างรวดเร็วในองค์ประกอบของอินทรียวัตถุที่ตายแล้ว คาร์บอนซึ่งสูงเป็นสองเท่าในบรรยากาศ จะถูกแปลงเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนอย่างต่อเนื่องโดยแบคทีเรียในดิน สภาพอากาศที่อุ่นขึ้นสามารถเร่ง "งาน" ของพวกเขาได้ ซึ่งจะเร่งการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (จากดินแห้ง) และมีเทน (จากพื้นที่ที่ถูกครอบครองโดยนาข้าว จากหลุมฝังกลบและพื้นที่ชุ่มน้ำ) มีเธนจำนวนมากยังถูกเก็บไว้ในตะกอนบนไหล่ทวีปและใต้ชั้นดินเยือกแข็งในอาร์กติกในรูปของคลาเทรต - โครงข่ายโมเลกุลประกอบด้วยมีเทนและโมเลกุลของน้ำ ภาวะโลกร้อนของหิ้งน้ำและการละลายของดินเยือกแข็งอาจนำไปสู่การปลดปล่อย ของก๊าซมีเทน แม้จะมีความไม่แน่นอนเหล่านี้นักวิจัยหลายคนเชื่อว่าการดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยพืชและมหาสมุทรจะทำให้การสะสมของก๊าซนี้ในชั้นบรรยากาศช้าลง - อย่างน้อยในอีก 50 ถึง 100 ปีข้างหน้า สู่ชั้นบรรยากาศประมาณครึ่งหนึ่งจะยังคงอยู่ ที่นั่น. ตามมาด้วยความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับ 1900 (ถึงระดับ 600 ppm) จะเกิดขึ้นระหว่างประมาณปี 2030 ถึง 2080 อย่างไรก็ตาม ก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ มีแนวโน้มที่จะสะสมในชั้นบรรยากาศได้เร็วกว่า

องค์ประกอบของแผ่นดิน อากาศ

อากาศเป็นส่วนผสมทางกลของก๊าซต่างๆ ที่ประกอบเป็นชั้นบรรยากาศของโลก อากาศเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการหายใจของสิ่งมีชีวิตและใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

ข้อเท็จจริงที่ว่าอากาศเป็นส่วนผสม ไม่ใช่สารที่เป็นเนื้อเดียวกัน ได้รับการพิสูจน์ในระหว่างการทดลองของโจเซฟ แบล็ก นักวิทยาศาสตร์ชาวสก็อต ในช่วงหนึ่งในนั้น นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าเมื่อแมกนีเซียสีขาว (แมกนีเซียมคาร์บอเนต) ถูกทำให้ร้อน "อากาศที่ถูกผูกมัด" นั่นคือคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกปลดปล่อยออกมาและเกิดแมกนีเซียที่เผาไหม้ (แมกนีเซียมออกไซด์) ในทางตรงกันข้าม เมื่อยิงหินปูน "อากาศที่ถูกผูกไว้" จะถูกลบออก จากการทดลองเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าความแตกต่างระหว่างคาร์บอนิกและด่างโซดาไฟคือความแตกต่างระหว่างคาร์บอนิกและด่างที่กัดกร่อนคือคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นส่วนประกอบของอากาศ วันนี้เรารู้ว่านอกจากคาร์บอนไดออกไซด์แล้ว องค์ประกอบของอากาศในโลกยังรวมถึง:

อัตราส่วนของก๊าซในชั้นบรรยากาศของโลกที่แสดงในตารางนั้นเป็นเรื่องปกติสำหรับชั้นล่าง โดยสูงถึง 120 กม. ในพื้นที่เหล่านี้มีบริเวณที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งผสมกันเป็นอย่างดีเรียกว่าโฮโมสเฟียร์ เหนือโฮโมสเฟียร์เป็นเฮเทอโรสเฟียร์ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยการสลายตัวของโมเลกุลของแก๊สเป็นอะตอมและไอออน ภูมิภาคต่างๆ ถูกแยกออกจากกันโดยเทอร์โบพอส

ปฏิกิริยาเคมีภายใต้อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์และจักรวาล โมเลกุลสลายตัวเป็นอะตอม เรียกว่า photodissociation ในช่วงการสลายตัวของโมเลกุลออกซิเจน จะเกิดออกซิเจนอะตอม ซึ่งเป็นก๊าซหลักของบรรยากาศที่ระดับความสูงมากกว่า 200 กม. ที่ระดับความสูงเหนือ 1200 กม. ไฮโดรเจนและฮีเลียมซึ่งเป็นก๊าซที่เบาที่สุดจะเริ่มครอบงำ

เนื่องจากอากาศจำนวนมากกระจุกตัวอยู่ในชั้นบรรยากาศชั้นล่าง 3 ชั้น การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบอากาศที่ระดับความสูงมากกว่า 100 กม. จึงไม่ส่งผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนต่อองค์ประกอบโดยรวมของบรรยากาศ

ไนโตรเจนเป็นก๊าซที่พบมากที่สุด โดยคิดเป็นสัดส่วนมากกว่าสามในสี่ของปริมาตรอากาศของโลก ไนโตรเจนสมัยใหม่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของบรรยากาศแอมโมเนีย-ไฮโดรเจนช่วงแรกด้วยออกซิเจนระดับโมเลกุล ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ปัจจุบันไนโตรเจนจำนวนเล็กน้อยเข้าสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการดีไนตริฟิเคชั่น ซึ่งเป็นกระบวนการของการลดไนเตรตเป็นไนไตรต์ ตามด้วยการก่อตัวของก๊าซออกไซด์และโมเลกุลไนโตรเจน ซึ่งผลิตโดยโปรคาริโอตแบบไม่ใช้ออกซิเจน ไนโตรเจนบางส่วนเข้าสู่ชั้นบรรยากาศระหว่างการระเบิดของภูเขาไฟ

ในบรรยากาศชั้นบนเมื่อสัมผัสกับการปล่อยไฟฟ้าโดยมีส่วนร่วมของโอโซน โมเลกุลไนโตรเจนจะถูกออกซิไดซ์เป็นไนโตรเจนมอนอกไซด์:

N 2 + O 2 → 2NO

ภายใต้สภาวะปกติ มอนอกไซด์จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในทันทีเพื่อสร้างไนตรัสออกไซด์:

2NO + O 2 → 2N 2 O

ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญที่สุดในชั้นบรรยากาศของโลก ไนโตรเจนเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีน ให้ธาตุอาหารแก่พืช กำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมี ทำหน้าที่เป็นตัวเจือจางออกซิเจน

ออกซิเจนเป็นก๊าซที่มีปริมาณมากเป็นอันดับสองในชั้นบรรยากาศของโลก การก่อตัวของก๊าซนี้เกี่ยวข้องกับกิจกรรมการสังเคราะห์แสงของพืชและแบคทีเรีย และยิ่งสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงที่มีความหลากหลายและหลากหลายมากขึ้นเท่าใด กระบวนการของปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศก็ยิ่งมีความสำคัญมากขึ้นเท่านั้น ออกซิเจนหนักจำนวนเล็กน้อยจะถูกปล่อยออกมาในระหว่างการขจัดแก๊สออกจากเสื้อคลุม

ในชั้นบนของโทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ (เราแสดงว่าเป็นhν) โอโซนจะเกิดขึ้น:

O 2 + ชั่วโมง → 2O

อันเป็นผลมาจากการกระทำของรังสีอัลตราไวโอเลตเดียวกัน โอโซนสลายตัว:

O 3 + ชั่วโมง → O 2 + O

O 3 + O → 2O 2

อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาแรกออกซิเจนอะตอมจะเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากออกซิเจนโมเลกุลที่สอง ปฏิกิริยาทั้ง 4 อย่างนี้เรียกว่ากลไกของแชปแมน หลังจากที่นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ซิดนีย์ แชปแมน ผู้ค้นพบปฏิกิริยาดังกล่าวในปี 2473

ออกซิเจนใช้สำหรับการหายใจของสิ่งมีชีวิต ด้วยความช่วยเหลือ กระบวนการออกซิเดชันและการเผาไหม้จึงเกิดขึ้น

โอโซนทำหน้าที่ปกป้องสิ่งมีชีวิตจากรังสีอัลตราไวโอเลตซึ่งทำให้เกิดการกลายพันธุ์ที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ โอโซนมีความเข้มข้นสูงสุดในสตราโตสเฟียร์ตอนล่างที่เรียกว่า ชั้นโอโซนหรือชั้นโอโซนที่ระดับความสูง 22-25 กม. ปริมาณโอโซนมีน้อย: ที่ความดันปกติ โอโซนทั้งหมดในชั้นบรรยากาศของโลกจะมีความหนาเพียง 2.91 มม.

การก่อตัวของก๊าซที่พบมากที่สุดอันดับสามในชั้นบรรยากาศ อาร์กอน เช่นเดียวกับนีออน ฮีเลียม คริปทอน และซีนอน สัมพันธ์กับการปะทุของภูเขาไฟและการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสี

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฮีเลียมเป็นผลคูณของการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียม ทอเรียม และเรเดียม: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (ในปฏิกิริยาเหล่านี้ α- อนุภาคเป็นนิวเคลียสของฮีเลียมซึ่งในกระบวนการสูญเสียพลังงานจะจับอิเล็กตรอนและกลายเป็น 4 He)

อาร์กอนเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของโพแทสเซียม: 40 K → 40 Ar + γ

นีออนหนีจากหินอัคนี

คริปทอนก่อตัวขึ้นเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการสลายตัวของยูเรเนียม (235 U และ 238 U) และทอเรียม Th.

คริปทอนในชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่ก่อตัวขึ้นในช่วงแรกของวิวัฒนาการของโลกอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของธาตุทรานยูเรเนียมที่มีครึ่งชีวิตสั้นอย่างน่าอัศจรรย์หรือมาจากอวกาศ เนื้อหาของคริปทอนซึ่งสูงกว่าบนโลกถึงสิบล้านเท่า .

ซีนอนเป็นผลมาจากการแตกตัวของยูเรเนียม แต่ก๊าซนี้ส่วนใหญ่หลงเหลืออยู่ตั้งแต่ระยะเริ่มต้นของการก่อตัวของโลก จากชั้นบรรยากาศปฐมภูมิ

คาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการระเบิดของภูเขาไฟและในกระบวนการการสลายตัวของสารอินทรีย์ เนื้อหาในบรรยากาศของละติจูดกลางของโลกแตกต่างกันไปอย่างมากขึ้นอยู่กับฤดูกาลของปี: ในฤดูหนาวปริมาณ CO 2 จะเพิ่มขึ้นและในฤดูร้อนจะลดลง ความผันผวนนี้เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของพืชที่ใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในกระบวนการสังเคราะห์แสง

ไฮโดรเจนเกิดขึ้นจากการสลายตัวของน้ำโดยรังสีดวงอาทิตย์ แต่เนื่องจากเป็นก๊าซที่เบาที่สุดในชั้นบรรยากาศ จึงหลบหนีออกสู่อวกาศได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้นเนื้อหาในชั้นบรรยากาศจึงมีขนาดเล็กมาก

ไอน้ำเป็นผลมาจากการระเหยของน้ำจากพื้นผิวของทะเลสาบ แม่น้ำ ทะเล และพื้นดิน

ความเข้มข้นของก๊าซหลักในชั้นล่างของบรรยากาศ ยกเว้นไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์จะคงที่ ในปริมาณเล็กน้อย บรรยากาศประกอบด้วยซัลเฟอร์ออกไซด์ SO 2, แอมโมเนีย NH 3, คาร์บอนมอนอกไซด์ CO, โอโซน O 3, ไฮโดรเจนคลอไรด์ HCl, ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ HF, ไนโตรเจนมอนอกไซด์ NO, ไฮโดรคาร์บอน, ไอปรอท Hg, ไอโอดีน I 2 และอื่น ๆ อีกมากมาย ในชั้นบรรยากาศชั้นล่างของโทรโพสเฟียร์ มีอนุภาคของแข็งและของเหลวแขวนลอยจำนวนมากอย่างต่อเนื่อง

แหล่งที่มาของอนุภาคในชั้นบรรยากาศของโลก ได้แก่ การปะทุของภูเขาไฟ ละอองเกสรพืช จุลินทรีย์ และล่าสุด กิจกรรมของมนุษย์ เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลในกระบวนการผลิต อนุภาคฝุ่นที่เล็กที่สุดซึ่งเป็นนิวเคลียสของการควบแน่นเป็นสาเหตุของการเกิดหมอกและเมฆ หากปราศจากอนุภาคของแข็งในชั้นบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง ฝนก็ไม่ตกบนโลก

ส่งงานที่ดีของคุณในฐานความรู้เป็นเรื่องง่าย ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงานจะขอบคุณเป็นอย่างยิ่ง

โฮสต์ที่ http://www.allbest.ru/

การจัดการ

ทุก ๆ ปีให้ความสนใจปัญหาโลกร้อนมากขึ้นเรื่อย ๆ ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ นำไปสู่การอุ่นขึ้นของสภาพอากาศของโลก ซึ่งจะนำไปสู่การละลายของน้ำแข็งขั้วโลกและน้ำท่วมบางส่วนของแผ่นดินอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ อย่างไรก็ตาม ในสื่อพร้อมกับสถานการณ์ "คลาสสิก" ของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศบนโลกของเรา เสียงของนักวิทยาศาสตร์ที่มีมุมมองของตนเองเกี่ยวกับปัญหานี้ก็ได้ยินมากขึ้นเรื่อยๆ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าสภาพอากาศกำลังเปลี่ยนแปลง

นักอุตุนิยมวิทยาจากสำนักงานอุตุนิยมวิทยาอังกฤษและมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด ใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ พบว่าสามในสี่ของความเสี่ยงที่จะเกิดคลื่นความร้อนนั้นเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ เป็นที่เชื่อกันว่ากิจกรรมของมนุษย์ทำให้โลกร้อนรุนแรงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เรากำลังพูดถึงก๊าซเรือนกระจก เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล โดยใช้ข้อมูลจากการสำรวจอุตุนิยมวิทยาที่ได้รับการดูแลอย่างสม่ำเสมอตั้งแต่ปี พ.ศ. 2394 นักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมแบบจำลองคอมพิวเตอร์สองแบบ ซึ่งแบบจำลองหนึ่งแสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศตามธรรมชาติ และประการที่สอง - กระบวนการนี้โดยคำนึงถึงปัจจัยมนุษย์ เป็นไปได้ที่จะพบว่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิบนโลกภายใต้อิทธิพลของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเริ่มเกิดขึ้นในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา ภาวะโลกร้อน

ผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature ระบุว่า มากกว่าครึ่งของฤดูร้อนจะร้อนกว่าปีที่แล้วภายในปี 2040 และฤดูร้อนปี 2546 จะถือว่าหนาวอย่างผิดปกติ ในระหว่างนี้ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าฤดูร้อนปี 2546 มีแนวโน้มว่าจะร้อนแรงที่สุดในรอบ 500 ปีที่ผ่านมา เฉพาะในโปรตุเกส ความเสียหายจากไฟป่ามีมากกว่า 1.5 พันล้านยูโร นอกจากนี้ กว่า 27,000 คนเสียชีวิตในยุโรปจากความร้อนสูงเกินไปและผลกระทบที่เกี่ยวข้อง และภายในปี 2080 ฤดูหนาวที่หนาวเย็นและมีหิมะปกคลุมในยุโรป จะถูกลืมเลือนไปในยุโรป ผู้เชี่ยวชาญจากหน่วยงานเชื่อว่าชาวยุโรปควรคาดหวังว่าระดับน้ำทะเลจะสูงขึ้น การหายตัวไปของธารน้ำแข็งบนเทือกเขาแอลป์ และการเกิดความร้อนเป็นเวลานานซึ่งส่งผลร้ายแรง

แต่ไม่ใช่ทุกคนที่เห็นด้วยกับความคิดเห็นของพวกเขา ดังนั้น ณ สิ้นปี 2547 มีการเผยแพร่ความคิดเห็นว่าเนื่องจาก "ปรากฏการณ์เรือนกระจก" ในยุโรป จะไม่เกิดภาวะโลกร้อน แต่จะเกิดความเย็นขึ้น และสิ่งที่คล้ายกันได้เกิดขึ้นแล้วบนดาวเคราะห์ดวงนี้เมื่อ 14 ล้านปีก่อน ในขณะนั้น แอนตาร์กติกายังไม่มีน้ำแข็งปกคลุมหลายกิโลเมตร มีหลายทฤษฎีที่จะอธิบายความหนาวเย็นอย่างกะทันหันของทั้งทวีป และเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการเพิ่มทฤษฎีใหม่เข้าไป ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงของกระแสน้ำในมหาสมุทรที่ตัดทวีปแอนตาร์กติกาออกจากความร้อนจากเขตร้อน น้ำเย็นลงอย่างรวดเร็ว และแอนตาร์กติกาก็กลายเป็นสิ่งที่เราเคยเห็นมาจนถึงทุกวันนี้

แต่ความกังวลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของนักวิทยาศาสตร์คือความจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงของกระแสนำหน้าด้วยความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงกังวลว่าการเพิ่มความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อาจทำให้เกิดการรบกวนในการทำงานของกระแสน้ำในมหาสมุทรอีกครั้ง โดยเฉพาะกระแสน้ำอุ่นกัลฟ์สตรีมที่กำลังล้างยุโรป และในกรณีนี้ ยุโรปสามารถคาดหวังชะตากรรมของทวีปแอนตาร์กติกาได้ วารสาร Science ได้ตีพิมพ์ข้อมูลที่เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ พื้นที่ของทุ่งน้ำแข็งในมหาสมุทรอาร์กติกยังคงหดตัวต่อไป การวิเคราะห์ข้อมูลการตรวจสอบดาวเทียมจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดที่โบลเดอร์พบว่าในปี 2547 น้ำแข็งปกคลุมต่ำกว่าค่าเฉลี่ยเกือบ 14% และถ้าเราคาดการณ์แนวโน้มนี้ ภายในปี 2070 น้ำแข็งขั้วโลกจะหายไปโดยสิ้นเชิงในฤดูร้อน

การศึกษาภาพถ่ายของโลกที่ถ่ายจากอวกาศโดยดาวเทียมทางวิทยาศาสตร์ของ NASA และการใช้แบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ทำให้นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันสามารถสรุปผลเกี่ยวกับภัยคุกคามจากแผ่นดินไหวที่รุนแรงซึ่งเกิดจากการละลายของธารน้ำแข็งทางตอนใต้ของอะแลสกา ตามที่ Gene Sauber นักธรณีฟิสิกส์ของ Goddard Space Flight Center และนักวิจัยของ USGS Bruce Lightning ธารน้ำแข็งของอลาสก้าได้หดตัวลงอย่างน้อย 10% ในช่วงร้อยปีที่ผ่านมา สิ่งนี้ช่วยลดแรงกดบนแผ่นเปลือกโลกและปล่อยให้พวกมันเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระมากขึ้นในทิศทางต่างๆ ซึ่งนำไปสู่การสั่นของพื้นผิวโลก และแผ่นดินไหวใต้น้ำในภูมิภาคอะแลสกาอย่างที่คุณทราบสามารถทำให้เกิดสึนามิที่สามารถไปถึงหมู่เกาะฮาวายได้ หากเราปฏิบัติตามข้อสรุปเกี่ยวกับอันตรายของก๊าซเรือนกระจกและผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศบนโลก การจำกัดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกก็สมเหตุสมผลดี วิธีนี้ใช้วิธีการที่หลากหลาย ตั้งแต่การส่งเสริมการนำเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกน้อยลง ไปจนถึงการห้ามใช้เทคโนโลยีที่ล้าสมัยอย่างรุนแรง

กลุ่มนักวิจัยนำโดย วิลฟริด โพสต์ จาก American National Laboratory Oak Ridge ได้ตีพิมพ์รายงานซึ่งเขาเสนอวิธีการอื่นในการลดความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ - เกษตรกรรม นักวิจัยกล่าวว่าการกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยพืชสามารถให้ผลกำไรและมีประสิทธิภาพเท่ากับวิธีการต่อสู้กับภาวะโลกร้อนมากกว่าการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและการจัดเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในช่องว่างใต้ดิน วิลฟริด โพสต์และเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาแนวทางการทำฟาร์มแบบต่างๆ ที่เพิ่มการดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์ในดินโดยแปลงเป็นสารประกอบอินทรีย์ และพวกเขาก็ได้ข้อสรุปที่สมเหตุสมผลอย่างสมบูรณ์ว่าพื้นที่เพาะปลูกใหม่และสวนป่าสามารถเป็นส่วนเสริมที่สำคัญต่อมาตรการอื่น ๆ ที่มนุษย์ใช้เพื่อลดภาระทางเทคโนโลยีต่อธรรมชาติ

และถ้ามลภาวะในชั้นบรรยากาศไม่ได้ทำให้สถานการณ์รุนแรงขึ้นด้วยสภาพอากาศ แต่บรรเทาผลกระทบที่ตามมา? นี่คือคำถามที่ถามโดย Prof. Andrea Meinrath จากสถาบัน Max Planck ในเมือง Maine และเขาได้ข้อสรุปว่าหากความพยายามของประชาคมโลกในการลดมลพิษเกิดผล โลกก็จะร้อนขึ้นเร็วขึ้นอีก ตามที่ศาสตราจารย์กล่าว ละอองลอย (อนุภาคเล็กๆ ปกติคือกำมะถันหรือคาร์บอนที่พบในอากาศ) ช่วยให้โลกเย็นลง ละอองลอยเหล่านี้มาจากทั้งแหล่งธรรมชาติ (ภูเขาไฟ) และของประดิษฐ์ การดูดซับหรือกระจายรังสีจะทำให้ชั้นโทรโพสเฟียร์ร้อนหรือเย็นลง นอกจากนี้ยังสามารถเปลี่ยนเมฆและส่งผลต่อระดับหยาดน้ำฟ้าได้อีกด้วย ศาสตราจารย์แอนเดรียให้เหตุผลว่าผลการทำความเย็น "มีค่ามากกว่า" ภาวะโลกร้อนที่เกิดจากก๊าซเรือนกระจก

นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษและชาวอเมริกันกลุ่มหนึ่งเสนอทฤษฎีที่ชัดเจนยิ่งขึ้นซึ่งปฏิเสธทฤษฎีภูมิอากาศสมัยใหม่ กลุ่มผู้เชี่ยวชาญจากสถาบันจอร์จมาร์แชลล์กล่าวว่าผลกระทบของกิจกรรมของมนุษย์ต่อเนื้อหาของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศไม่สามารถสร้างได้อย่างน่าเชื่อถือและกระบวนการทางธรรมชาติมักเป็นสาเหตุของภาวะโลกร้อน สำหรับแนวคิดเรื่องภาวะโลกร้อนนั้น เรียกว่าเป็นนวนิยายของนักการเมืองที่กล่าวอ้างเกี่ยวกับผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ต่อสภาพอากาศเพื่อประโยชน์ของตนเอง และนักวิทยาศาสตร์ชาวสวิสและชาวเยอรมันจากสถาบัน Max Planck เพื่อการศึกษาระบบสุริยะในเมือง Göttingen ไม่เพียงตำหนิมนุษยชาติเท่านั้น แต่ยังกล่าวโทษว่าดวงอาทิตย์ยังทำให้โลกร้อนอีกด้วย ตามความเห็นของพวกเขา โลกกำลังร้อนขึ้นเนื่องจากการที่ดวงอาทิตย์ส่องแสงจ้ากว่าเวลาใดๆ ในช่วง 1,000 ปีที่ผ่านมา และสุดท้าย นักวิทยาศาสตร์อีกกลุ่มหนึ่งรับรองว่าถ้าผู้คนไม่เข้าไปยุ่ง ภูมิอากาศของโลกจะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในอีก 15,000 ปีข้างหน้า ข้อสรุปดังกล่าวเกิดขึ้นหลังจากการศึกษาตัวอย่างน้ำแข็งที่เก่าแก่ที่สุด ตัวอย่างน้ำแข็งแอนตาร์กติกนี้เป็นของยุคระหว่างน้ำแข็งสุดท้ายและมีลักษณะคล้ายกับน้ำแข็งสมัยใหม่มาก นักวิทยาศาสตร์เห็นด้วยกับสิ่งหนึ่ง - หากวันนี้เราไม่ดูแลบ้านทั่วไปของเรา ทุกๆ ปีก็จะอยู่ในนั้นยากขึ้นเรื่อยๆ (www.kommentator.ru)

ดังนั้น วัตถุประสงค์ของงานคือเพื่อศึกษาปัญหาการสะสมของก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ

บทที่ 1.ภาวะโลกร้อน

แนวคิดของกลไกการเกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกถูกกล่าวถึงครั้งแรกในปี พ.ศ. 2370 โดยโจเซฟ ฟูริเยร์ในบทความเรื่อง "หมายเหตุเกี่ยวกับอุณหภูมิของโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่น" ซึ่งเขาได้พิจารณากลไกต่างๆ ในการก่อตัวของสภาพอากาศโลกในขณะที่ เขาถือว่าเป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อสมดุลความร้อนโดยรวมของโลก ( ความร้อนจากรังสีดวงอาทิตย์ ความเย็นเนื่องจากการแผ่รังสี ความร้อนภายในของโลก) ตลอดจนปัจจัยที่ส่งผลต่อการถ่ายเทความร้อนและอุณหภูมิของเขตภูมิอากาศ (การนำความร้อน การไหลเวียนของบรรยากาศและมหาสมุทร ).

เมื่อพิจารณาถึงอิทธิพลของบรรยากาศที่มีต่อความสมดุลของการแผ่รังสี ฟูริเยร์ได้วิเคราะห์การทดลองของ M. de Saussure ด้วยภาชนะที่เคลือบสีดำจากด้านในที่เคลือบด้วยแก้ว De Saussure ตรวจวัดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างภายในและภายนอกของภาชนะดังกล่าวที่โดนแสงแดดโดยตรง ฟูริเยร์อธิบายการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิภายใน "เรือนกระจกขนาดเล็ก" ดังกล่าวเมื่อเปรียบเทียบกับอุณหภูมิภายนอกโดยการกระทำของสองปัจจัย: การปิดกั้นการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน (แก้วป้องกันการไหลของอากาศร้อนจากด้านในและการไหลของอากาศเย็นจากภายนอก ) และความโปร่งใสที่แตกต่างกันของกระจกในช่วงที่มองเห็นได้และอินฟราเรด

มันเป็นปัจจัยหลังที่ได้รับชื่อของปรากฏการณ์เรือนกระจกในวรรณคดีในภายหลัง - โดยการดูดซับแสงที่มองเห็นได้พื้นผิวจะร้อนขึ้นและปล่อยรังสีความร้อน (อินฟราเรด) เนื่องจากแก้วมีความโปร่งใสต่อแสงที่มองเห็นได้และเกือบจะทึบแสงต่อการแผ่รังสีความร้อน การสะสมของความร้อนทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นซึ่งจำนวนรังสีความร้อนที่ผ่านกระจกก็เพียงพอที่จะสร้างสมดุลทางความร้อน

ฟูริเยร์ตั้งสมมติฐานว่าคุณสมบัติทางแสงของชั้นบรรยากาศโลกคล้ายกับคุณสมบัติทางแสงของแก้ว กล่าวคือ ความโปร่งใสของมันในช่วงอินฟราเรดต่ำกว่าความโปร่งใสในช่วงแสง

สาระสำคัญของปรากฏการณ์เรือนกระจกมีดังนี้: โลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ ส่วนใหญ่อยู่ในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม และตัวมันเองปล่อยรังสีอินฟราเรดออกสู่อวกาศเป็นส่วนใหญ่

อย่างไรก็ตาม ก๊าซหลายชนิดที่มีอยู่ในชั้นบรรยากาศ เช่น ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไนตรัสออกไซด์ เป็นต้น มีความโปร่งใสต่อรังสีที่มองเห็นได้ แต่จะดูดซับอินฟราเรดอย่างแข็งขัน ดังนั้นจึงรักษาความร้อนบางส่วนในชั้นบรรยากาศไว้

ในทศวรรษที่ผ่านมา ปริมาณก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นอย่างมาก สารใหม่ที่ไม่เคยมีมาก่อนซึ่งมีสเปกตรัมการดูดกลืน "เรือนกระจก" ก็ปรากฏขึ้นเช่นกัน โดยเฉพาะฟลูออโรคาร์บอน (Luknin, 2001)

ก๊าซที่ทำให้เกิดภาวะเรือนกระจกไม่ได้เป็นเพียงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2 ) พวกเขายังรวมถึงมีเทน (CH 4), ไนตรัสออกไซด์ (N 2 O), ไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน (HFCs), เปอร์ฟลูออโรคาร์บอน (PFCs), ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (SF 6) อย่างไรก็ตาม มันคือการเผาไหม้เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนพร้อมกับการปล่อย CO 2 ซึ่งถือเป็นสาเหตุหลักของมลพิษ (Karnaukhov, 2002).

เหตุผลสำหรับการเติบโตอย่างรวดเร็วของก๊าซเรือนกระจกนั้นชัดเจน - ขณะนี้มนุษยชาติกำลังเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลมากพอๆ กับที่ก่อตัวขึ้นในช่วงหลายพันปีระหว่างการก่อตัวของแหล่งน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซ จาก "แรงผลักดัน" นี้ ระบบภูมิอากาศจึงขาด "สมดุล" และเราเห็นปรากฏการณ์เชิงลบรองจำนวนมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งวันที่อากาศร้อน ภัยแล้ง น้ำท่วม การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศอย่างกะทันหัน และนี่คือสิ่งที่ทำให้เกิดความเสียหายมากที่สุด

นักวิจัยคาดการณ์ว่าหากไม่มีการดำเนินการใดๆ การปล่อย CO 2 ทั่วโลกจะเพิ่มขึ้นสี่เท่าในอีก 125 ปีข้างหน้า แต่เราต้องไม่ลืมว่ายังไม่ได้สร้างส่วนสำคัญของแหล่งกำเนิดมลพิษในอนาคต ในช่วงหลายร้อยปีที่ผ่านมา อุณหภูมิในซีกโลกเหนือเพิ่มขึ้น 0.6 0 องศาเซลเซียส อุณหภูมิที่คาดการณ์ว่าจะเพิ่มขึ้นในศตวรรษหน้าจะอยู่ที่ 1.5 เป็น 5.8 0 องศาเซลเซียส ตัวเลือกที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดคือ 2.5-3 0 องศาเซลเซียส (Alekseev et al) . , 1999).

อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศไม่ได้เกี่ยวกับอุณหภูมิที่สูงขึ้นเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงยังนำไปใช้กับปรากฏการณ์ทางภูมิอากาศอื่นๆ ผลกระทบจากภาวะโลกร้อนไม่เพียงแต่เกิดจากความร้อนจัดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงน้ำค้างแข็งรุนแรง น้ำท่วม โคลน พายุทอร์นาโด และเฮอริเคนอย่างฉับพลัน ระบบภูมิอากาศซับซ้อนเกินไปที่จะคาดหวังการเปลี่ยนแปลงที่สม่ำเสมอและเท่าเทียมกันในทุกส่วนของโลก และนักวิทยาศาสตร์เห็นอันตรายหลักในวันนี้อย่างแม่นยำในการเติบโตของค่าเบี่ยงเบนจากค่าเฉลี่ย - ความผันผวนของอุณหภูมิที่สำคัญและบ่อยครั้ง

หลักฐานทางบรรพชีวินวิทยาชี้ให้เห็นว่าสภาพอากาศของโลกไม่คงที่ ช่วงเวลาที่อบอุ่นถูกแทนที่ด้วยน้ำแข็งที่เย็นยะเยือก ในช่วงเวลาที่อบอุ่น อุณหภูมิเฉลี่ยรายปีของละติจูดอาร์กติกเพิ่มขึ้นเป็น 7 - 13 ° C และอุณหภูมิของเดือนที่หนาวที่สุดของเดือนมกราคมคือ 4-6 องศา กล่าวคือ สภาพภูมิอากาศในแถบอาร์กติกของเราแตกต่างจากภูมิอากาศของแหลมไครเมียสมัยใหม่เพียงเล็กน้อย ช่วงเวลาที่อบอุ่นถูกแทนที่ด้วยช่วงเวลาเย็นลงไม่ช้าก็เร็ว ในระหว่างที่น้ำแข็งถึงละติจูดเขตร้อนสมัยใหม่

มนุษย์ยังได้เห็นการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศหลายอย่าง ในตอนต้นของสหัสวรรษที่สอง (ศตวรรษที่ 11-13) พงศาวดารทางประวัติศาสตร์ระบุว่าพื้นที่ขนาดใหญ่ของกรีนแลนด์ไม่ได้ถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็ง (ซึ่งเป็นสาเหตุที่นักเดินเรือชาวนอร์เวย์ขนานนามว่า "ดินแดนสีเขียว") จากนั้นภูมิอากาศของโลกก็รุนแรงขึ้น และกรีนแลนด์ก็ถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็งเกือบหมด ในศตวรรษที่ 15-17 ฤดูหนาวที่รุนแรงมาถึงจุดสูงสุด ความรุนแรงของฤดูหนาวในสมัยนั้นปรากฏให้เห็นจากพงศาวดารทางประวัติศาสตร์มากมาย เช่นเดียวกับผลงานศิลปะ ดังนั้น ภาพวาด "Skaters" (ค.ศ. 1641) ที่รู้จักกันดีของศิลปินชาวดัตช์ แจน ฟาน โกเยน (ค.ศ. 1641) จึงเป็นภาพสเก็ตช์ไปตามลำคลองในอัมสเตอร์ดัม ปัจจุบัน คลองฮอลแลนด์ไม่ได้ถูกแช่แข็งมาเป็นเวลานาน ในฤดูหนาวยุคกลาง แม้แต่แม่น้ำเทมส์ในอังกฤษก็กลายเป็นน้ำแข็ง ในศตวรรษที่ 18 มีการบันทึกภาวะโลกร้อนเล็กน้อยซึ่งถึงระดับสูงสุดในปี พ.ศ. 2313 ศตวรรษที่ 19 ถูกทำเครื่องหมายด้วยความหนาวเย็นอีกครั้งซึ่งดำเนินต่อไปจนถึงปี 1900 และตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 ภาวะโลกร้อนค่อนข้างร้อนได้เริ่มขึ้นแล้ว เมื่อถึงปี พ.ศ. 2483 ปริมาณน้ำแข็งในทะเลกรีนแลนด์ลดลงครึ่งหนึ่ง ในทะเลเรนต์เกือบหนึ่งในสาม และในเขตอาร์กติกของสหภาพโซเวียต พื้นที่น้ำแข็งทั้งหมดลดลงเกือบครึ่งหนึ่ง (1 ล้านกิโลเมตร 2) ในช่วงเวลานี้ แม้แต่เรือธรรมดา (ไม่ใช่เรือตัดน้ำแข็ง) ก็แล่นไปตามเส้นทางทะเลทางเหนืออย่างสงบจากรอบนอกตะวันตกไปตะวันออกของประเทศ ตอนนั้นเองที่มีการบันทึกอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของทะเลอาร์กติกการถอยห่างของธารน้ำแข็งในเทือกเขาแอลป์และคอเคซัสอย่างมีนัยสำคัญ พื้นที่น้ำแข็งทั้งหมดของคอเคซัสลดลง 10% และความหนาของน้ำแข็งลดลงในสถานที่ต่างๆ มากถึง 100 เมตร อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในกรีนแลนด์คือ 5°C ในขณะที่ในสฟาลบาร์มีอุณหภูมิ 9°C

ในปี ค.ศ. 1940 ภาวะโลกร้อนถูกแทนที่ด้วยการเย็นตัวในระยะสั้น ซึ่งในไม่ช้าก็ถูกแทนที่ด้วยภาวะโลกร้อนอีกครั้ง และตั้งแต่ปี 1979 อุณหภูมิของชั้นผิวของชั้นบรรยากาศของโลกก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งทำให้เกิดการเร่งความเร็วอีกครั้งในการหลอมละลายของ น้ำแข็งในแถบอาร์กติกและแอนตาร์กติก และการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิฤดูหนาวในละติจูดพอสมควร ดังนั้น ตลอด 50 ปีที่ผ่านมา ความหนาของน้ำแข็งอาร์กติกลดลง 40% และชาวเมืองไซบีเรียหลายแห่งเริ่มสังเกตด้วยตัวเขาเองว่าน้ำค้างแข็งรุนแรงได้กลายเป็นอดีตไปนานแล้ว อุณหภูมิฤดูหนาวเฉลี่ยในไซบีเรียเพิ่มขึ้นเกือบสิบองศาในช่วงห้าสิบปีที่ผ่านมา ในบางภูมิภาคของรัสเซีย ช่วงเวลาปลอดน้ำค้างแข็งเพิ่มขึ้นสองถึงสามสัปดาห์ ที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตจำนวนมากได้ย้ายไปทางเหนือตามอุณหภูมิเฉลี่ยฤดูหนาวที่เพิ่มขึ้น ภาพถ่ายเก่าของธารน้ำแข็งแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก

โดยทั่วไปในช่วงร้อยปีที่ผ่านมา อุณหภูมิเฉลี่ยของชั้นผิวบรรยากาศเพิ่มขึ้น 0.3-0.8 ° C พื้นที่หิมะปกคลุมในซีกโลกเหนือลดลง 8% และระดับของ มหาสมุทรโลกเพิ่มขึ้นเฉลี่ย 10-20 เซนติเมตร ข้อเท็จจริงเหล่านี้เป็นข้อกังวลบางประการ ไม่ว่าภาวะโลกร้อนจะหยุดลงหรืออุณหภูมิเฉลี่ยทั้งปีบนโลกจะสูงขึ้นเรื่อยๆ ต่อไป คำตอบสำหรับคำถามนี้จะปรากฏขึ้นก็ต่อเมื่อมีการระบุสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างต่อเนื่องอย่างแม่นยำเท่านั้น

กระบวนการทางภูมิอากาศที่กำลังดำเนินอยู่ทั้งหมดบนโลกขึ้นอยู่กับกิจกรรมของผู้ส่องสว่างของเรา - ดวงอาทิตย์ ดังนั้นแม้การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในกิจกรรมของดวงอาทิตย์ก็จะส่งผลต่อสภาพอากาศและภูมิอากาศของโลกอย่างแน่นอน มีวัฏจักรสุริยะอายุ 11 ปี 22 ปีและ 80-90 ปี (Gleisberg)

มีแนวโน้มว่าภาวะโลกร้อนที่สังเกตได้จากกิจกรรมสุริยะที่เพิ่มขึ้นครั้งต่อไป ซึ่งอาจลดลงอีกในอนาคต

มิลาโควิช นักดาราศาสตร์ยูโกสลาเวียแนะนำว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นวัฏจักรส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงในมุมเอียงของแกนหมุนของโลกที่สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ การเปลี่ยนแปลงของวงโคจรดังกล่าวในตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในความสมดุลของการแผ่รังสีของโลก และด้วยเหตุนี้สภาพอากาศของโลก Milankovitch ซึ่งได้รับคำแนะนำจากทฤษฎีของเขา คำนวณเวลาและความยาวของยุคน้ำแข็งในอดีตของโลกได้อย่างแม่นยำ การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงในวงโคจรของโลกมักเกิดขึ้นในช่วงหลายสิบหรือหลายร้อยหลายพันปี การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ค่อนข้างรวดเร็วที่สังเกตได้ในปัจจุบันนั้นเกิดขึ้นจากการกระทำของปัจจัยอื่น

มหาสมุทรโลกเป็นแหล่งสะสมพลังงานแสงอาทิตย์เฉื่อยขนาดใหญ่ ส่วนใหญ่จะกำหนดทิศทางและความเร็วของการเคลื่อนที่ของมวลมหาสมุทรและอากาศที่อบอุ่นบนโลก ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อสภาพอากาศของโลก ปัจจุบันยังไม่มีการศึกษาธรรมชาติของการหมุนเวียนความร้อนในคอลัมน์น้ำในมหาสมุทร เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของน้ำทะเลในมหาสมุทรคือ 3.5 ° C และพื้นผิวดินคือ 15 ° C ดังนั้นความเข้มของการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างมหาสมุทรกับชั้นผิวของบรรยากาศสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางภูมิอากาศที่สำคัญได้ นอกจากนี้ CO2 จำนวนมาก (ประมาณ 140 ล้านล้านตันซึ่งมากกว่าในบรรยากาศ 60 เท่า) และก๊าซเรือนกระจกอื่น ๆ จำนวนหนึ่งจะละลายในน่านน้ำมหาสมุทรอันเป็นผลมาจากกระบวนการทางธรรมชาติบางอย่างก๊าซเหล่านี้สามารถเข้าไปได้ ชั้นบรรยากาศที่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อสภาพอากาศของโลก (Basov, 1999)

การเกิดภูเขาไฟเป็นแหล่งของละอองกรดซัลฟิวริกและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อสภาพอากาศของโลก การปะทุครั้งใหญ่ในขั้นต้นจะตามมาด้วยการเย็นตัวลงเนื่องจากการเข้ามาของละอองกรดซัลฟิวริกและอนุภาคเขม่าในชั้นบรรยากาศของโลก ต่อจากนั้น CO2 ที่ปล่อยออกมาในระหว่างการปะทุทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยต่อปีบนโลกเพิ่มขึ้น การลดลงในระยะยาวของภูเขาไฟทำให้เกิดความโปร่งใสในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้น และทำให้อุณหภูมิบนดาวโลกสูงขึ้น

ในวลี "ระบบสุริยะ" คำว่า "ระบบ" ไม่ได้กล่าวถึงอย่างไร้ประโยชน์และในระบบใด ๆ อย่างที่คุณทราบมีการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่ตำแหน่งสัมพัทธ์ของดาวเคราะห์และดวงอาทิตย์อาจส่งผลต่อการกระจายและความแรงของสนามโน้มถ่วง พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานประเภทอื่นๆ ยังไม่มีการศึกษาความเชื่อมโยงและปฏิสัมพันธ์ระหว่างดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ และโลก และอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อกระบวนการที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศและไฮโดรสเฟียร์ของโลก

Planet Earth เป็นระบบขนาดใหญ่และซับซ้อนที่มีองค์ประกอบโครงสร้างจำนวนมาก ซึ่งลักษณะภูมิอากาศทั่วโลกสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในกิจกรรมแสงอาทิตย์และองค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ต่างๆ แสดงให้เห็นว่าในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา อุณหภูมิที่ผันผวนของชั้นอากาศที่พื้นผิว (ความผันผวน) อาจสูงถึง 0.4°C ในการเปรียบเทียบ เราสามารถอ้างอิงอุณหภูมิร่างกายของบุคคลที่มีสุขภาพดี ซึ่งจะแตกต่างกันไปในแต่ละวันและแม้กระทั่งชั่วโมง

อัตราการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่สูงซึ่งเกิดขึ้นในหลายทศวรรษที่ผ่านมาสามารถอธิบายได้โดยการเพิ่มความเข้มข้นของกิจกรรมมานุษยวิทยาซึ่งมีผลที่เห็นได้ชัดเจนต่อองค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศของโลกของเราในทิศทางของการเพิ่มเนื้อหาของ ก๊าซเรือนกระจกในนั้น (Karnaukhov, 2002)

บทที่ 2ก๊าซเรือนกระจก

ข้าว. - แผนภาพแสดงภาวะเรือนกระจก

โรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง ปล่องไฟในโรงงาน ควันรถยนต์ และแหล่งกำเนิดมลพิษอื่นๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้นจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ ประมาณ 22 พันล้านตันต่อปี การเลี้ยงสัตว์ การใส่ปุ๋ย การเผาถ่านหิน และแหล่งอื่นๆ ทำให้เกิดก๊าซมีเทนประมาณ 250 ล้านตันต่อปี ประมาณครึ่งหนึ่งของก๊าซเรือนกระจกที่มนุษย์ปล่อยออกมาทั้งหมดยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศ ประมาณสามในสี่ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากมนุษย์ทั้งหมดในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาเกิดจากการใช้น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ และถ่านหิน (ภาพที่ 6) ส่วนที่เหลือส่วนใหญ่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ ส่วนใหญ่เป็นการตัดไม้ทำลายป่า

ข้าว. - อัตราส่วนการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของประเทศต่างๆ ที่มีการเผาน้ำมันมากที่สุดในปี 2543

แต่หลังจากการควบแน่นของไอน้ำ หยดน้ำหรือผลึกน้ำแข็งก็ก่อตัวขึ้น ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องอย่างมากกับการกระเจิงของแสงแดด สะท้อนส่วนหนึ่งของพลังงานแสงอาทิตย์กลับคืนสู่อวกาศ เมฆซึ่งเป็นเพียงการสะสมของหยดละอองและผลึกเหล่านี้ จะเพิ่มเศษส่วนของพลังงานแสงอาทิตย์ (อัลเบโด) ที่สะท้อนจากชั้นบรรยากาศกลับเข้าไปในอวกาศ (และการตกตะกอนเพิ่มเติมจากเมฆสามารถตกลงมาในรูปของหิมะ ทำให้พื้นผิวอัลเบโดเพิ่มขึ้น)

ข้อเท็จจริงมากมายเกี่ยวกับธรณีวิทยาและประวัติศาสตร์ในอดีตเป็นเครื่องยืนยันถึงความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศกับความผันผวนของปริมาณก๊าซเรือนกระจก ในช่วง 4 ถึง 3.5 พันล้านปีก่อนความสว่างของดวงอาทิตย์เหลือน้อยกว่าตอนนี้ประมาณ 30% อย่างไรก็ตาม แม้ภายใต้แสงแดดอ่อนๆ ของดวงอาทิตย์ที่อ่อนวัย ชีวิตก็พัฒนาขึ้นบนโลกและเกิดหินตะกอนก่อตัวขึ้น อย่างน้อยที่สุดส่วนหนึ่งของพื้นผิวโลก อุณหภูมิก็สูงกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำ นักวิทยาศาสตร์บางคนแนะนำว่าในเวลานั้นในชั้นบรรยากาศโลกมีแกนที่ใหญ่กว่า 1,000 เท่า คาร์บอนไดออกไซด์มากกว่าที่เป็นอยู่ตอนนี้ และสิ่งนี้ชดเชยการขาดพลังงานแสงอาทิตย์ เนื่องจากความร้อนที่แผ่ออกมาจากโลกยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศมากขึ้น ภาวะเรือนกระจกที่เพิ่มขึ้นอาจกลายเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้สภาพอากาศอบอุ่นเป็นพิเศษในเวลาต่อมา - ในยุคมีโซโซอิก (ยุคของไดโนเสาร์) จากการวิเคราะห์ซากดึกดำบรรพ์ที่หลงเหลืออยู่บนโลกในขณะนั้น อุณหภูมิอุ่นกว่าตอนนี้ 10-15 องศา ควรสังเกตว่าเมื่อ 100 ล้านปีก่อนและก่อนหน้านั้น ทวีปต่างๆ มีตำแหน่งที่แตกต่างจากในสมัยของเรา และการหมุนเวียนของมหาสมุทรก็แตกต่างกัน ดังนั้นการถ่ายเทความร้อนจากเขตร้อนไปยังบริเวณขั้วโลกจึงอาจมีมากขึ้น อย่างไรก็ตาม การคำนวณโดย Eric J. Barron ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย และคนอื่นๆ แสดงให้เห็นว่าภาวะโลกร้อนแบบมีโซโซอิกไม่เกินครึ่งอาจเกี่ยวข้องกับภูมิศาสตร์ยุคบรรพกาล ภาวะโลกร้อนที่เหลืออธิบายได้ง่ายโดยการเพิ่มคาร์บอนไดออกไซด์ ข้อสันนิษฐานนี้ถูกเสนอโดยนักวิทยาศาสตร์โซเวียต A.B. Ronov จากสถาบันอุทกวิทยาแห่งรัฐ และ M. I. Budyko จากหอดูดาวหลักธรณีฟิสิกส์ การคำนวณที่สนับสนุนข้อเสนอแนะนี้จัดทำโดย Eric Barron, Starley L. Thompson จากศูนย์วิจัยบรรยากาศแห่งชาติ (NCAR) จากแบบจำลองทางธรณีเคมีที่พัฒนาโดย Robert A. Berner และ Antonio C. Lazaga จาก Yale University และ Robert ผู้ล่วงลับ ทุ่งนาในเท็กซัสกลายเป็นทะเลทรายหลังจากเกิดภัยแล้งเป็นระยะเวลาหนึ่งในปี 2526 ภาพดังกล่าวตามการคำนวณแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์สามารถสังเกตได้ในหลาย ๆ แห่งหากจากภาวะโลกร้อนความชื้นในดินลดลงในภาคกลางของ ทวีปที่มีการผลิตธัญพืชเข้มข้น

M. Garrels แห่งมหาวิทยาลัยเซาท์ฟลอริดา ตามมาด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาระหว่างการระเบิดของภูเขาไฟที่รุนแรงเป็นพิเศษที่สันเขากลางมหาสมุทร ซึ่งแมกมาที่เพิ่มสูงขึ้นจะสร้างพื้นมหาสมุทรใหม่ หลักฐานโดยตรงของความเชื่อมโยงระหว่างก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศกับสภาพอากาศในช่วงธารน้ำแข็งสามารถ "สกัด" ออกจากฟองอากาศที่ฝังอยู่ในน้ำแข็งแอนตาร์กติก ซึ่งก่อตัวขึ้นในสมัยโบราณโดยการบดอัดของหิมะที่ตกลงมา ทีมนักวิจัยที่นำโดย Claude Lauriu จากห้องปฏิบัติการ Glaciology and Geophysics ในเมือง Grenoble ได้ศึกษาเสาน้ำแข็งยาว 2,000 เมตร (ซึ่งสัมพันธ์กับระยะเวลา 160,000 ปี) ที่ได้รับจากนักวิจัยโซเวียตที่สถานี Vostok ในแอนตาร์กติกา การวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการของก๊าซที่มีอยู่ในคอลัมน์น้ำแข็งนี้แสดงให้เห็นว่าในบรรยากาศโบราณความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนเปลี่ยนแปลงไปพร้อมกัน และที่สำคัญกว่านั้นคือ "ในเวลา" ที่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเฉลี่ยในท้องถิ่น (กำหนดโดยอัตราส่วนของ ความเข้มข้นของไอโซโทปไฮโดรเจนในโมเลกุลของน้ำ ) ในช่วงระหว่างน้ำแข็งสุดท้ายซึ่งกินเวลาไปแล้ว 10,000 ปี และในช่วงระหว่างน้ำแข็งก่อนหน้า (130,000 ปีก่อน) ก็ยาวนานเช่นกัน 10,000 ปี อุณหภูมิเฉลี่ยในภูมิภาคนี้สูงกว่าช่วงธารน้ำแข็ง 10 °C (โดยรวมแล้ว โลกมีอุณหภูมิอุ่นขึ้น 5°C ในช่วงเวลาที่ระบุ) ในช่วงเวลาเดียวกัน บรรยากาศมีคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น 25% และมีเธนมากกว่าช่วงน้ำแข็ง 100,070 ยังไม่ชัดเจนว่าการเปลี่ยนแปลงของก๊าซเรือนกระจกเป็นสาเหตุและผลกระทบคือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หรือในทางกลับกัน เป็นไปได้มากว่าสาเหตุของการเกิดน้ำแข็งคือการเปลี่ยนแปลงในวงโคจรของโลกและพลวัตพิเศษของการเคลื่อนไปข้างหน้าและการถอยของธารน้ำแข็ง อย่างไรก็ตาม ความผันผวนของสภาพอากาศเหล่านี้อาจรุนแรงขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตและความผันผวนของการไหลเวียนของมหาสมุทร ซึ่งส่งผลต่อเนื้อหาของก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ มีข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับความผันผวนของก๊าซเรือนกระจกและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา ซึ่งในระหว่างนั้น คาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นอีก 25% และมีก๊าซมีเทน 100% เพิ่มขึ้นอีก "บันทึก" ของอุณหภูมิโลกโดยเฉลี่ยในช่วง 100 ปีที่ผ่านมาได้รับการศึกษาโดยนักวิจัยสองทีมที่นำโดย James E. Hansen จากสถาบัน Goddard Institute for Space Research แห่ง National Aeronautics and Space Administration และ TML Wigley จากแผนก Climate of the University of Eastern Europe . อังกฤษ.

ข้าว. - เก็บความร้อนโดยบรรยากาศ

นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ใช้การวัดจากสถานีตรวจอากาศที่กระจายอยู่ทั่วทุกทวีป (ทีม Climate Division ยังรวมการวัดในทะเลไว้ในการวิเคราะห์ด้วย) ในเวลาเดียวกัน ทั้งสองกลุ่มได้นำวิธีต่างๆ ในการวิเคราะห์การสังเกตและคำนึงถึง "การบิดเบือน" มาใช้ในทั้งสองกลุ่มที่เกี่ยวข้องเช่นกับข้อเท็จจริงที่ว่าสถานีตรวจอากาศบางแห่ง "ย้าย" ไปยังที่อื่นเป็นเวลากว่าร้อยปีและบางแห่งตั้งอยู่ ในเมืองให้ข้อมูล "ปนเปื้อน" » อิทธิพลของความร้อนที่เกิดจากผู้ประกอบการอุตสาหกรรมหรือสะสมในระหว่างวันโดยอาคารและทางเท้า ผลกระทบสุดท้ายที่นำไปสู่การเกิดขึ้นของ "เกาะความร้อน" นั้นสามารถสังเกตได้ชัดเจนมากในประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่น สหรัฐอเมริกา อย่างไรก็ตาม แม้ว่าการแก้ไขที่คำนวณสำหรับประเทศสหรัฐอเมริกา (ซึ่งได้มาจาก Thomas R. Karl จาก National Climatic Data Center ใน Asheville, North Carolina และ PD Jones จาก University of East Anglia) ได้ขยายไปยังข้อมูลทั้งหมดทั่วโลก , ในบันทึกทั้งสองจะยังคงอยู่ "<реальное» потепление величиной 0,5 О С, относящееся к последним 100 годам. В согласии с общей тенденцией 1980-е годы остаются самым теплым десятилетием, а 1988, 1987 и 1981 гг. - наиболее теплыми годами (в порядке перечисления). Можно ли считать это «сигналом» парникового потепления? Казалось бы, можно, однако в действительности факты не столь однозначны. Возьмем для примера такое обстоятельство: вместо неуклонного потепления, какое можно ожидать от парникового эффекта, быстрое повышение температуры, происходившее до конца второй мировой войны, сменилось небольшим похолоданием, продлившимся до середины 1970-х годов, за которым последовал второй период быстрого потепления, продолжающийся по сей день. Какой характер примет изменение температуры в ближайшее время? Чтобы дать такой прогноз, необходимо ответить на три вопроса. Какое количество диоксида углерода и других парниковых газов будет выброшено в атмосферу? Насколько при этом возрастет концентрация этих газов в атмосфере? Какой климатический эффект вызовет это повышение концентрации, если будут действовать естественные и антропогенные факторы, которые могут ослаблять или усиливать климатические изменения? Прогноз выбросов - нелегкая задача для исследователей, занимающихся анализом человеческой деятельности. Какое количество диоксида углерода попадет в атмосферу, зависит главным образом от того, сколько ископаемого топлива будет сожжено и сколько лесов вырублено (последний фактор ответствен за половину прироста парниковых газов с 1800 г. и за 20070прироста в наше время). И тот и другой фактор зависят в свою очередь от множества причин. Так, на потреблении ископаемого топлива сказываются рост населения, переход к альтернативным источникам энергии и меры по экономии энергии, а также состояние мировой экономики. Прогнозы в основном сводятся к тому, что потребление ископаемого топлива на земном шаре в целом будет увеличиваться примерно с той же скоростью, что и сегодня намного медленнее, чем до энергетического кризиса 1970-х годов. В результате эмиссия (поступление в атмосферу) диоксида углерода в ближайшие несколько десятилетий, будет увеличиваться на 0,5-2070 в год. Другие парниковые газы, такие как ХФУ, оксиды азота и тропосферный озон, могут вносить в потепление климата почти столь же большой вклад, что и диоксид углерода, хотя в атмосферу их попадает значительно меньше: объясняется это тем, что они более эффективно поглощают солнечную радиацию. Предсказать, какова будет эмиссия этих газов - задача еще более трудная. Так, например, не вполне ясно происхождение некоторых газов, в частности метана; величина выбросов других газов, таких как ХФУ или озон, будет зависеть от того, какие изменения в технологии и политике произойдут в ближайшем будущем.

รูปที่ 9 - การแลกเปลี่ยนคาร์บอนระหว่างชั้นบรรยากาศและ "อ่างเก็บน้ำ" ต่างๆ

สภาพภูมิอากาศจะเปลี่ยนแปลงอย่างไรหากปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า?

ใน "บันทึก" ทางประวัติศาสตร์ที่มีอยู่ เราไม่พบคำตอบสำหรับคำถามนี้ การทดลองในห้องปฏิบัติการไม่ได้ช่วยอะไรเช่นกัน เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้าง "ความคล้ายคลึง" ของสภาพอากาศในห้องปฏิบัติการ ซึ่งเป็นสภาวะอันเนื่องมาจากปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนของบรรยากาศ มหาสมุทร พื้นดิน พืชพรรณ และน้ำแข็งขั้วโลก ในการมองไปสู่อนาคต จะใช้แบบจำลองสภาพภูมิอากาศทางคณิตศาสตร์ แบบจำลองดังกล่าวได้รับการพัฒนาขึ้นที่ห้องปฏิบัติการพลศาสตร์ของไหลธรณีฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน ที่สถาบันก็อดดาร์ดเพื่อการวิจัยอวกาศ ที่ NCAR และที่อื่นๆ โดยอิงจากสมการขององค์ประกอบที่มีปฏิสัมพันธ์กันของระบบบรรยากาศและมหาสมุทร เช่นเดียวกับหลักการทางกายภาพพื้นฐานที่กำหนดพฤติกรรมของระบบนี้ เช่น กฎของแก๊ส กฎการอนุรักษ์มวล โมเมนตัม และพลังงาน โดยการส่งข้อมูลการไหลของพลังงานจากดวงอาทิตย์และองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศไปยัง "ข้อมูลเข้า" ของแบบจำลอง เป็นไปได้ที่จะได้สภาพอากาศที่ "เอาต์พุต" - เช่น อุณหภูมิ และในแบบจำลองที่ซับซ้อนยังรวมถึงความดัน ความเร็วลม ความชื้น ความชื้นในดิน และปริมาณอื่นๆ เพื่อให้สามารถคำนวณบนคอมพิวเตอร์ได้ พวกเขาจึง "ผูก" กับแต่ละจุดบนแผนที่ Earth ซึ่งสะท้อนถึงโลกจริงโดยประมาณ ในแบบจำลองที่ซับซ้อนที่สุด - แบบจำลองการหมุนเวียนทั่วโลก (GCM) ที่พัฒนาขึ้นสำหรับการพยากรณ์อากาศระยะยาว - บรรยากาศจะแสดงเป็น "กริด" สามมิติ โดยมีระยะห่างระหว่าง "โหนด" ในแนวนอนหลายร้อยกิโลเมตรและแนวตั้งหลายกิโลเมตร พารามิเตอร์ทางภูมิอากาศหรือเพียงแค่ "ภูมิอากาศ" คำนวณใน "โหนด" เท่านั้น แม้จะมีการทำให้เข้าใจง่ายขึ้น แต่การคำนวณการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งปีก็ใช้เวลาหลายชั่วโมงแม้กระทั่งในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุด เพื่อตรวจสอบผลกระทบของการสะสมของก๊าซเรือนกระจก จะมีการ "แนะนำ" ปริมาณก๊าซเรือนกระจกเพิ่มเติมในแบบจำลอง และผลลัพธ์จะถูกเปรียบเทียบกับการคำนวณควบคุมของสภาพอากาศที่สอดคล้องกับองค์ประกอบที่แท้จริงของบรรยากาศ ผลลัพธ์ของการคำนวณ MHC สุดท้ายมีความสอดคล้องกันโดยประมาณ: แสดงให้เห็นว่าปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าหรือการเพิ่มขึ้นของปริมาณก๊าซเรือนกระจกอื่นที่เท่ากันจะทำให้อุณหภูมิบนโลกเพิ่มขึ้น 3 5.5 องศาเซลเซียส ภาวะโลกร้อนเช่นนี้ในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติไม่มีความคล้ายคลึง ใกล้เคียงกับปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นหลังจากการเยือกแข็งครั้งสุดท้าย (เมื่อ 18,000 ปีที่แล้ว) แต่จะใช้เวลาน้อยลง 10-100 เท่า ข้อบกพร่องของแบบจำลองตัวเลขจำกัดความน่าเชื่อถือของการคาดคะเนดังกล่าว กระบวนการหลายอย่างที่ส่งผลกระทบต่อสภาพอากาศโลกนั้นเล็กเกินไปที่จะถูกจับโดยตารางแบบจำลองที่กระจัดกระจาย กระบวนการที่สำคัญของสภาพภูมิอากาศ เช่น ความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศ ปริมาณน้ำฝน หรือการก่อตัวของเมฆไม่มีมาตราส่วนหลายร้อยกิโลเมตร (ระยะห่างระหว่างโหนดกริดใน MHC) แต่มีหลายกิโลเมตรขึ้นไป น้อย. เนื่องจากกระบวนการดังกล่าวไม่สามารถนำมาพิจารณาอย่างชัดแจ้ง จึงต้องมองหาวิธีเชื่อมโยงไปยังตัวแปรที่นำมาพิจารณาในแบบจำลอง ซึ่งทำได้โดยการแนะนำพารามิเตอร์ (ปัจจัยสัดส่วน) ที่เชื่อมโยง ตัวอย่างเช่น ความขุ่นเฉลี่ยในเซลล์กริดที่กำหนดที่มีความชื้นเฉลี่ยและอุณหภูมิเฉลี่ย (ตัวแปรที่แบบจำลองทำซ้ำ) เทคนิคนี้เรียกว่าการกำหนดพารามิเตอร์ (parameterization) ทำให้สามารถพิจารณาผลกระทบสะสมของปรากฏการณ์และกระบวนการขนาดเล็กที่สามารถให้ข้อเสนอแนะที่ทำให้การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศราบรื่นหรือดีขึ้น ตัวอย่างเช่น เมฆสะท้อนแสงอาทิตย์กลับเข้าไปในอวกาศ (ทำให้โลกเย็นลง) แต่พวกมันยังดูดซับรังสีอินฟราเรดจากโลกด้วย (ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน) เอฟเฟกต์ใดมีอิทธิพลเหนือขึ้นอยู่กับความสว่างของเมฆ ความสูงที่พวกมันตั้งอยู่ การกระจายไปทั่วท้องฟ้า และพื้นที่ที่พวกมันครอบครอง การศึกษาและการวัดล่าสุดจากดาวเทียมแสดงให้เห็นว่าการคำนวณเมื่อสองทศวรรษที่แล้วนั้นถูกต้อง: ขณะนี้เมฆกำลังทำให้พื้นผิวโลกเย็นลง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ภายใต้ท้องฟ้าที่ไม่มีเมฆ โลกจะอบอุ่นขึ้น อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในธรรมชาติของเมฆปกคลุม ซึ่งส่งผลต่อธรรมชาติและความแข็งแกร่งของผลตอบรับ โมเดลสมัยใหม่ ซึ่งสร้างได้เพียงความขุ่นโดยเฉลี่ยอย่างคร่าวๆ สามารถบอกได้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับกลไกการป้อนกลับอันเนื่องมาจากความขุ่นมัว เช่นเดียวกับกลไกอื่นๆ ในลักษณะนี้ที่ขึ้นอยู่กับกระบวนการที่กำหนดพารามิเตอร์ ข้อบกพร่องที่สำคัญอีกประการหนึ่งของแบบจำลองปัจจุบันคือไม่คำนึงถึงอิทธิพลของมหาสมุทรอย่างถูกต้อง มหาสมุทรมีอิทธิพลและไม่ต้องสงสัยเลยว่าจะมีอิทธิพลต่อสภาพอากาศในอนาคต น้ำจำนวนมหาศาลในมหาสมุทรทำตัวเหมือน "ฟองน้ำระบายความร้อน" ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นช้าลงโดยการขจัดความร้อนส่วนเกิน ในทางกลับกัน ประสิทธิภาพของกระบวนการนี้จะขึ้นอยู่กับลักษณะของการไหลเวียน ซึ่งสามารถสร้างใหม่ได้ในสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลง โดยหลักการแล้ว มันง่ายที่จะคำนึงถึงปฏิสัมพันธ์ของบรรยากาศกับมหาสมุทรในแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ โดยอธิบายอย่างหลังในรายละเอียดที่เพียงพอ อย่างไรก็ตาม ปริมาณการคำนวณเพิ่มขึ้นมากจนใน MHC สมัยใหม่ส่วนใหญ่ที่ใช้สำหรับการคำนวณภาวะโลกร้อน พลวัตของมหาสมุทรได้รับการพิจารณาในรูปแบบที่ง่ายขึ้นและคำนวณด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่คร่าวๆ หรือไม่รวมอยู่ในการวิเคราะห์ทั้งหมด นอกเหนือจากการจำกัดความน่าเชื่อถือของการคาดการณ์ทั่วโลกแล้ว การแสดงมหาสมุทรอย่างง่ายในแบบจำลองยังป้องกันไม่ให้เราได้รับคำตอบสำหรับคำถามที่ว่าสภาพอากาศจะเปลี่ยนแปลงไปในภูมิภาคต่างๆ อย่างไร

มีเทน, ก๊าซเรือนกระจกนี้มีความสามารถในการดูดซับรังสีอินฟราเรดของพื้นผิวโลกได้ดีกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ (ที่มีมวลเท่ากัน) มาก ปริมาณของก๊าซเรือนกระจกเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และการเติบโตนี้ยังสามารถเร่งความเร็วได้อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงควรให้ความสนใจกับก๊าซมีเทนอย่างใกล้ชิด

ปริมาณก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศตั้งแต่ต้นยุคอุตสาหกรรมเพิ่มขึ้น 150% ปัจจุบันเนื้อหาในบรรยากาศอยู่ที่ประมาณ 5 Gt และเนื้อหานี้เป็นบันทึกอย่างน้อย 140,000 ปีที่ผ่านมา (Bazin, 2000) ตามสถานการณ์บางสถานการณ์ที่พัฒนาโดยผู้เชี่ยวชาญของ IPCC การปล่อยก๊าซเรือนกระจกในปี 2100 จะเพิ่มปริมาณก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศเป็นสองเท่า (IPCC, 2001) แต่การคาดการณ์เหล่านี้ไม่ได้คำนึงถึงผลกระทบของการตอบกลับในระบบสภาพอากาศซึ่งสามารถเพิ่มเนื้อหาได้ ของก๊าซมีเทนในบรรยากาศที่สูงขึ้นอย่างหาที่เปรียบมิได้

อายุการใช้งานของก๊าซมีเทนที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศจะอยู่ที่ประมาณ 8-12 ปี และถูกกำจัดออกจากชั้นบรรยากาศโดยหลักจากปฏิกิริยากับอนุมูล OH (Bazhin, 2000) ซึ่งเกิดขึ้นในบรรยากาศอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาโฟโตเคมีของโอโซน นอกจากนี้ เป็นผลมาจากปฏิกิริยาลูกโซ่ คาร์บอนไดออกไซด์ยังได้รับจากการส่งออก นอกจากวิธีการนี้ การมีส่วนร่วมเพียงเล็กน้อย (หลายเปอร์เซ็นต์) ในการกำจัดก๊าซมีเทนออกจากบรรยากาศยังเกิดจากการดูดซับโดยแบคทีเรียในดิน (Bazin, 2000)

ค่าก๊าซมีเทนโดยประมาณจากมนุษย์และแหล่งธรรมชาติบางส่วนโดยทั่วไปอยู่ที่ 0.48 Gt/ปี (Bazhin, 2000) แหล่งที่มา ได้แก่ หนองน้ำ (0.05-0.07 Gt/ปี) แมลง ปลวกเป็นหลัก (0.02 Gt/ปี) นาข้าว (0.12 Gt/ปี) สัตว์เลี้ยง สัตว์เคี้ยวเอื้อง (0.08 Gt/ปี) และที่ฝังกลบ ( 0.05 Gt/ปี). รวมถึงการปล่อยก๊าซมีเทนจากการขุดถ่านหิน (0.035 Gt/ปี) และความสูญเสียจากการผลิตก๊าซ (0.034 Gt/ปี) รวมถึงแหล่งอื่นๆ

ก่อนหน้านี้ เชื่อกันว่าฟลักซ์มีเทนจากภายในโลกมีขนาดเล็ก และแทบไม่ได้นำมาพิจารณาเลย อย่างไรก็ตาม การประมาณการปริมาณก๊าซมีเทนสมัยใหม่จากการลดก๊าซภายในโลก โดยอาศัยการวิเคราะห์เนื้อหาต่างๆ ไอโซโทปคาร์บอน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของมีเธน ให้ตัวเลขที่สำคัญมากอยู่แล้วประมาณ 0.2 Gt ต่อปี และมากกว่านั้นอีก (Valyaev, 1997)

การไหลของก๊าซมีเทนสู่ชั้นบรรยากาศสามารถเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญด้วยการทำลายของที่เรียกว่ามีเทนไฮเดรต ซึ่งถูกค้นพบในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาในชั้นดินเยือกแข็งและในส่วนลึกของมหาสมุทรโลก ภายใต้อิทธิพลของภาวะโลกร้อนที่เพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง มีเทนไฮเดรตเป็นน้ำแข็งชนิดเดียวกันกับที่โมเลกุลมีเทนยังปรากฏอยู่ในโครงสร้างโมเลกุลของน้ำเนื่องจากการกระทำของแรงแวนเดอร์วาลส์ (ไม่มีปฏิกิริยาทางเคมี) ส่วนสำคัญของมีเทนไฮเดรตอยู่ในสถานะที่สามารถแพร่กระจายได้และมีความเสี่ยงต่อการสลายตัวโดยมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเล็กน้อย (เรียงจากหนึ่งถึงหลายองศา) (Dyadin, Gushchin, 1998) ปริมาณสำรองมีเทนในมีเทนไฮเดรตมีขนาดใหญ่มาก - ประมาณ 1,019 กรัม (Valyaev, 1997) เช่น 104 Gt ซึ่งมากกว่าปริมาณสำรองที่ทราบในแหล่งสะสม เช่นเดียวกับตะเข็บถ่านหิน และมากกว่าปริมาณสำรองสองพันเท่าใน บรรยากาศวันนี้. ดังนั้น การปล่อยก๊าซมีเทนทั้งหมด (ไม่ใช่เพียงครั้งเดียว) จึงสามารถเพิ่มอุณหภูมิบนพื้นผิวโลกได้อย่างมาก

เอกสารที่คล้ายกัน

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 10/25/2006

แนวคิดเรื่องภาวะเรือนกระจก ภาวะโลกร้อนเพิ่มอุณหภูมิเฉลี่ยทั้งปีบนโลก ผลที่ตามมาจากภาวะเรือนกระจก การสะสมในบรรยากาศของ "ก๊าซเรือนกระจก" ที่ส่งรังสีอาทิตย์ระยะสั้น การแก้ปัญหาภาวะเรือนกระจก

การนำเสนอ, เพิ่ม 07/08/2013

ปัญหาภาวะเรือนกระจก. สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หลักการพื้นฐานของบัญชีรายการการปล่อยและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก กรอบอนุสัญญาสหประชาชาติว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ พิธีสารเกียวโตเป็นกลไกในการซื้อขายโควตา โครงการดำเนินการร่วมกัน

วิทยานิพนธ์, เพิ่ม 06/13/2013

วิกฤตสิ่งแวดล้อมโลก เพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ ในบรรยากาศ การละเมิดสมดุลรังสีของบรรยากาศ การสะสมของละอองลอยในชั้นบรรยากาศ การทำลายชั้นโอโซน

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 10/25/2006

สถานะของอากาศในเมืองออมสค์ มาตรการป้องกันมลพิษทางอากาศที่ Omsk CHPP-5 ลดการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เทคโนโลยีสำหรับการทำความสะอาดก๊าซไอเสียจากเถ้า การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่การตั้งถิ่นฐาน

ภาคเรียนที่เพิ่ม 05/08/2014

สาเหตุและผลที่ตามมาของการเพิ่มขึ้นทีละน้อยในอุณหภูมิของชั้นผิวของชั้นบรรยากาศของโลกและมหาสมุทรโลก ตัวชี้วัดเชิงลบของภาวะเรือนกระจก แนวทางที่เป็นไปได้ในการแก้ปัญหาภาวะโลกร้อนและมาตรการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

ทดสอบ, เพิ่ม 04/20/2015

หน้าที่ของชั้นบรรยากาศของโลก การเกิดขึ้น บทบาทและองค์ประกอบของก๊าซเรือนกระจก สาเหตุของภาวะโลกร้อนที่ถูกกล่าวหา ผลกระทบเชิงบวกและเชิงลบของภาวะเรือนกระจกสำหรับโลกอินทรีย์ แนวทางแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมโลก

การนำเสนอเพิ่ม 12/16/2010

ศึกษาปรากฏการณ์เรือนกระจกที่เกี่ยวข้องกับการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของก๊าซเรือนกระจก ซึ่งป้องกันการถ่ายเทความร้อนระหว่างโลกกับอวกาศ การเปรียบเทียบความสมดุลของฟลักซ์คาร์บอนไดออกไซด์สำหรับระบบนิเวศ การมีส่วนร่วมของประเทศต่างๆ ต่อมลภาวะทั่วโลก

การนำเสนอ, เพิ่มเมื่อ 27/09/2011

สาระสำคัญของภาวะเรือนกระจก วิธีการศึกษาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ อิทธิพลของคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีต่อความรุนแรงของปรากฏการณ์เรือนกระจก ภาวะโลกร้อน. ผลที่ตามมาจากภาวะเรือนกระจก ปัจจัยของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 01/09/2004

ปัญหาโลกของมนุษยชาติและแนวโน้มของอารยธรรมสมัยใหม่ วิเคราะห์กระบวนการทางชีวภาพ การลดความหลากหลายทางชีวภาพ ความคาดหวังของภาวะโลกร้อนเนื่องจากการปล่อย CO2 และก๊าซ "เรือนกระจก" อื่น ๆ สู่ชั้นบรรยากาศ แนวความคิดของปัญหา Malthusian

ในชั้นบรรยากาศของโลก มีปรากฏการณ์มากมายที่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อสภาพภูมิอากาศของโลก ปรากฏการณ์ดังกล่าวถือเป็นปรากฏการณ์เรือนกระจก โดยการเพิ่มอุณหภูมิของชั้นบรรยากาศด้านล่างของโลกเมื่อเปรียบเทียบกับอุณหภูมิของการแผ่รังสีความร้อนของโลกของเรา ซึ่งสามารถสังเกตได้จากอวกาศ

กระบวนการนี้ถือเป็นหนึ่งในปัญหาสิ่งแวดล้อมโลกในยุคของเรา เพราะด้วยเหตุนี้ ความร้อนจากแสงอาทิตย์จึงยังคงอยู่ในรูปของก๊าซเรือนกระจกใกล้พื้นผิวโลกและสร้างเงื่อนไขเบื้องต้นสำหรับภาวะโลกร้อน

ก๊าซเรือนกระจกที่ส่งผลต่อสภาพอากาศของโลก

หลักการของปรากฏการณ์เรือนกระจกได้รับการส่องสว่างเป็นครั้งแรกโดยโจเซฟ ฟูริเยร์ โดยพิจารณาจากกลไกประเภทต่างๆ ในการก่อตัวของสภาพอากาศของโลก ในขณะเดียวกัน ปัจจัยที่ส่งผลต่อสภาวะอุณหภูมิของเขตภูมิอากาศและการถ่ายเทความร้อนเชิงคุณภาพ และปัจจัยที่ส่งผลกระทบ สถานะของสมดุลความร้อนโดยรวมโลกของเรา. ภาวะเรือนกระจกเกิดจากความแตกต่างของความโปร่งใสของบรรยากาศในช่วงอินฟราเรดที่ห่างไกลและมองเห็นได้ สมดุลความร้อนของโลกเป็นตัวกำหนดสภาพอากาศและอุณหภูมิพื้นผิวใกล้พื้นผิวเฉลี่ยรายปี

การมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในกระบวนการนี้เกิดขึ้นจากสิ่งที่เรียกว่าก๊าซเรือนกระจก ซึ่งดักจับรังสีอินฟราเรดที่ทำให้ชั้นบรรยากาศและพื้นผิวของโลกร้อนขึ้น ตามระดับของอิทธิพลและผลกระทบต่อสมดุลความร้อนของโลกของเรา ก๊าซเรือนกระจกประเภทต่อไปนี้ถือเป็นก๊าซหลัก:

ไอน้ำ
มีเทน

รายการหลักในรายการนี้คือไอน้ำ (ความชื้นในอากาศในชั้นบรรยากาศ Tropospheric) ซึ่งมีส่วนสำคัญต่อภาวะเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศของโลก ฟรีออนและไนตริกออกไซด์มีส่วนเกี่ยวข้องกับการกระทำดังกล่าว แต่ก๊าซอื่นที่มีความเข้มข้นเล็กน้อยไม่มีผลอย่างมีนัยสำคัญ

หลักการทำงานและสาเหตุของภาวะเรือนกระจก

ปรากฏการณ์เรือนกระจกหรือที่เรียกว่าปรากฏการณ์เรือนกระจกคือการแทรกซึมของรังสีคลื่นสั้นจากดวงอาทิตย์สู่พื้นผิวโลกซึ่งอำนวยความสะดวกโดยคาร์บอนไดออกไซด์ ในกรณีนี้ การแผ่รังสีความร้อนของโลก (คลื่นยาว) จะเกิดความล่าช้า ผลของการกระทำตามคำสั่งเหล่านี้ทำให้บรรยากาศของเราร้อนขึ้นเป็นเวลานาน

นอกจากนี้ แก่นแท้ของปรากฏการณ์เรือนกระจกถือได้ว่ามีความเป็นไปได้ที่จะเพิ่มอุณหภูมิโลกของโลก ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้จากการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในสมดุลความร้อน กระบวนการดังกล่าวสามารถนำไปสู่การสะสมก๊าซเรือนกระจกอย่างค่อยเป็นค่อยไปในชั้นบรรยากาศของโลกของเรา

ชัดเจนที่สุด สาเหตุของภาวะเรือนกระจกเรียกว่าการปล่อยก๊าซอุตสาหกรรมสู่ชั้นบรรยากาศ ปรากฎว่าผลลัพธ์เชิงลบของกิจกรรมของมนุษย์ (ไฟป่า การปล่อยรถยนต์ การทำงานของผู้ประกอบการอุตสาหกรรมต่างๆ และการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่เหลือ) กลายเป็นสาเหตุโดยตรงของภาวะโลกร้อน การตัดไม้ทำลายป่าก็เป็นหนึ่งในสาเหตุเหล่านี้เช่นกัน เนื่องจากเป็นป่าที่เป็นตัวดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ที่แอคทีฟมากที่สุด

หากทำให้สิ่งมีชีวิตเป็นมาตรฐาน ระบบนิเวศและผู้คนของโลกจะต้องพยายามปรับตัวให้เข้ากับสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงไป อย่างไรก็ตาม วิธีแก้ปัญหาที่สมเหตุสมผลที่สุดคือการลดและควบคุมการปล่อยมลพิษ

ปัญหาของภาวะเรือนกระจกมีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งในศตวรรษของเรา เมื่อเราทำลายป่าเพื่อสร้างโรงงานอุตสาหกรรมอีกแห่ง และพวกเราหลายคนนึกภาพไม่ออกว่าชีวิตจะปราศจากรถยนต์ เราเหมือนนกกระจอกเทศซ่อนหัวไว้บนพื้นทรายโดยไม่สังเกตเห็นอันตรายจากกิจกรรมของเรา ในขณะเดียวกัน ภาวะเรือนกระจกก็ทวีความรุนแรงขึ้นและนำไปสู่หายนะทั่วโลก

ปรากฏการณ์ของปรากฏการณ์เรือนกระจกเกิดขึ้นตั้งแต่การปรากฏตัวของชั้นบรรยากาศ แม้ว่าจะไม่ได้สังเกตเห็นได้ชัดเจนนักก็ตาม อย่างไรก็ตามการศึกษาเริ่มขึ้นก่อนการใช้งานรถยนต์และ

คำนิยามโดยย่อ

ภาวะเรือนกระจกคือการเพิ่มอุณหภูมิของชั้นล่างของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์อันเนื่องมาจากการสะสมของก๊าซเรือนกระจก กลไกของมันมีดังนี้: รังสีของดวงอาทิตย์ทะลุชั้นบรรยากาศทำให้พื้นผิวของดาวเคราะห์ร้อนขึ้น

การแผ่รังสีความร้อนที่มาจากพื้นผิวควรกลับสู่อวกาศ แต่บรรยากาศด้านล่างนั้นหนาแน่นเกินกว่าจะทะลุผ่านได้ สาเหตุของเรื่องนี้คือก๊าซเรือนกระจก รังสีความร้อนยังคงอยู่ในบรรยากาศทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น

ประวัติการวิจัยภาวะเรือนกระจก

เป็นครั้งแรกที่พวกเขาเริ่มพูดถึงปรากฏการณ์นี้ในปี พ.ศ. 2370 จากนั้นบทความของ Jean Baptiste Joseph Fourier เรื่อง "Note on the Temperatures of the Globe and Other Planets" ก็ปรากฏขึ้น ซึ่งเขาได้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับแนวคิดของเขาเกี่ยวกับกลไกของปรากฏการณ์เรือนกระจกและสาเหตุของการปรากฏบนโลก ในการวิจัยของเขา ฟูริเยร์ไม่เพียงอาศัยการทดลองของเขาเองเท่านั้น แต่ยังอาศัยการตัดสินของเอ็ม เดอ ซอซัวร์ด้วย หลังทำการทดลองกับภาชนะแก้วที่ทาสีดำจากด้านใน ปิดและวางไว้ใต้แสงแดด อุณหภูมิภายในเรือสูงกว่าภายนอกมาก เนื่องจากปัจจัยดังกล่าว: การแผ่รังสีความร้อนไม่สามารถผ่านกระจกที่มืดมิดได้ ซึ่งหมายความว่าจะยังคงอยู่ภายในภาชนะ ในเวลาเดียวกัน แสงแดดส่องทะลุกำแพงอย่างกล้าหาญ เนื่องจากด้านนอกของภาชนะยังคงโปร่งใส

หลายสูตร

พลังงานรวมของรังสีดวงอาทิตย์ที่ดาวเคราะห์ดวงหนึ่งดูดกลืนต่อหน่วยเวลาโดยดาวเคราะห์ที่มีรัศมี R และอัลเบโดทรงกลม A เท่ากับ:

E = πR2 ( E_0 ส่วน R2) (1 – A),

โดยที่ E_0 คือค่าคงที่แสงอาทิตย์และ r คือระยะห่างจากดวงอาทิตย์

ตามกฎของ Stefan-Boltzmann การแผ่รังสีความร้อนสมดุล L ของดาวเคราะห์ที่มีรัศมี R นั่นคือพื้นที่ของพื้นผิวที่แผ่รังสี4πR2:

L=4πR2 σTE^4,

โดยที่ TE คืออุณหภูมิประสิทธิผลของโลก

สาเหตุ

ลักษณะของปรากฏการณ์นี้อธิบายได้จากความโปร่งใสที่แตกต่างกันของชั้นบรรยากาศสำหรับการแผ่รังสีจากอวกาศและจากพื้นผิวโลก ชั้นบรรยากาศของโลกโปร่งแสงต่อรังสีของดวงอาทิตย์ เหมือนกับแก้ว ดังนั้นจึงผ่านเข้าไปได้ง่าย และสำหรับการแผ่รังสีความร้อน ชั้นล่างของบรรยากาศนั้น "ผ่านเข้าไปไม่ได้" ซึ่งหนาแน่นเกินกว่าจะผ่านเข้าไปได้ นั่นคือเหตุผลที่ส่วนหนึ่งของการแผ่รังสีความร้อนยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศ ค่อยๆ ลดลงไปยังชั้นต่ำสุด ในขณะเดียวกัน ปริมาณก๊าซเรือนกระจกที่ควบแน่นในบรรยากาศก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

ย้อนกลับไปในโรงเรียน เราได้รับการสอนว่าสาเหตุหลักของปรากฏการณ์เรือนกระจกคือกิจกรรมของมนุษย์ วิวัฒนาการนำเราไปสู่อุตสาหกรรม เราเผาถ่านหิน น้ำมันและก๊าซเป็นตัน เราได้รับเชื้อเพลิง ผลที่ตามมาคือการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและสารสู่ชั้นบรรยากาศ ในหมู่พวกเขามีไอน้ำมีเทนคาร์บอนไดออกไซด์ไนตริกออกไซด์ ทำไมพวกเขาถึงตั้งชื่ออย่างนั้นก็เป็นที่เข้าใจได้ พื้นผิวของดาวเคราะห์ได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์ แต่จำเป็นต้อง "ให้" ความร้อนกลับคืนมา การแผ่รังสีความร้อนที่มาจากพื้นผิวโลกเรียกว่าอินฟราเรด

ก๊าซเรือนกระจกในส่วนล่างของบรรยากาศป้องกันไม่ให้รังสีความร้อนกลับสู่อวกาศ เป็นผลให้อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกเพิ่มขึ้นและสิ่งนี้นำไปสู่ผลที่เป็นอันตราย

ไม่มีอะไรที่สามารถควบคุมปริมาณก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศได้จริงหรือ? แน่นอนมันสามารถ ออกซิเจนทำงานได้ดี แต่นี่คือปัญหา - จำนวนประชากรของโลกเพิ่มขึ้นอย่างไม่ลดละ ซึ่งหมายความว่าออกซิเจนถูกดูดซับมากขึ้นเรื่อยๆ ความรอดอย่างเดียวของเราคือพืชพันธุ์ โดยเฉพาะป่าไม้ พวกมันดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกินปล่อยออกซิเจนมากกว่าที่มนุษย์บริโภค

ผลกระทบของเรือนกระจกและสภาพอากาศของโลก

เมื่อเราพูดถึงผลที่ตามมาของปรากฏการณ์เรือนกระจก เราเข้าใจผลกระทบที่มีต่อสภาพอากาศของโลก ประการแรกคือภาวะโลกร้อน หลายคนถือเอาแนวคิดของ "ภาวะเรือนกระจก" และ "ภาวะโลกร้อน" เท่ากัน แต่ก็ไม่เท่ากัน แต่มีความสัมพันธ์กัน อย่างแรกคือสาเหตุของข้อที่สอง

ภาวะโลกร้อนเกี่ยวข้องโดยตรงกับมหาสมุทรนี่คือตัวอย่างความสัมพันธ์เชิงสาเหตุสองประการ

อุณหภูมิเฉลี่ยของดาวเคราะห์สูงขึ้น ของเหลวเริ่มระเหย สิ่งนี้ใช้กับมหาสมุทรโลกได้เช่นกัน: นักวิทยาศาสตร์บางคนกลัวว่าในอีกสองสามร้อยปีข้างหน้ามันจะเริ่ม "แห้ง"
ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากอุณหภูมิสูง ธารน้ำแข็งและน้ำแข็งในทะเลจะเริ่มละลายอย่างแข็งขันในอนาคตอันใกล้ สิ่งนี้จะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในระดับมหาสมุทรโลก

เราเห็นน้ำท่วมเป็นประจำในพื้นที่ชายฝั่งทะเล แต่ถ้าระดับของมหาสมุทรโลกเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ พื้นที่ใกล้เคียงทั้งหมดจะถูกน้ำท่วม พืชผลจะตาย

ส่งผลกระทบต่อชีวิตของผู้คน

อย่าลืมว่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกจะส่งผลต่อชีวิตของเรา ผลที่ตามมาอาจร้ายแรงมาก ดินแดนหลายแห่งในโลกของเราที่มีแนวโน้มว่าจะเกิดภัยแล้งจะกลายเป็นสิ่งที่ไม่สามารถอยู่ได้อย่างแน่นอนผู้คนจะเริ่มอพยพไปยังภูมิภาคอื่น ๆ สิ่งนี้จะนำไปสู่ปัญหาทางเศรษฐกิจและสังคมอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ จนถึงจุดเริ่มต้นของสงครามโลกครั้งที่สามและสี่ การขาดแคลนอาหาร การทำลายพืชผล นั่นคือสิ่งที่รอเราอยู่ในศตวรรษหน้า

แต่ต้องรอนานไหม? หรือยังเปลี่ยนแปลงอะไรได้อีก? มนุษยชาติสามารถลดอันตรายจากภาวะเรือนกระจกได้หรือไม่?

การกระทำที่สามารถช่วยโลกได้

จนถึงปัจจุบัน ทราบปัจจัยอันตรายทั้งหมดที่นำไปสู่การสะสมของก๊าซเรือนกระจก และเรารู้ว่าต้องทำอะไรเพื่อหยุดสิ่งนี้ อย่าคิดว่าคนคนเดียวจะไม่เปลี่ยนแปลงอะไร แน่นอนว่ามีเพียงมนุษยชาติเท่านั้นที่สามารถบรรลุผลได้ แต่ใครจะรู้ - อาจมีผู้คนอีกหลายร้อยคนที่กำลังอ่านบทความที่คล้ายกันในขณะนั้น

การอนุรักษ์ป่าไม้

หยุดการตัดไม้ทำลายป่า พืชเป็นความรอดของเรา! นอกจากนี้ ไม่เพียงแต่จำเป็นต้องรักษาป่าที่มีอยู่เท่านั้น แต่ยังต้องปลูกป่าใหม่อย่างแข็งขันด้วย

ทุกคนควรเข้าใจปัญหานี้

การสังเคราะห์ด้วยแสงมีพลังมากจนสามารถให้ออกซิเจนในปริมาณมหาศาลแก่เราได้ จะเพียงพอสำหรับชีวิตปกติของผู้คนและการกำจัดก๊าซอันตรายออกจากชั้นบรรยากาศ

การใช้รถยนต์ไฟฟ้า

ปฏิเสธการใช้รถยนต์เป็นเชื้อเพลิง รถทุกคันปล่อยก๊าซเรือนกระจกจำนวนมากทุกปี ดังนั้น ทำไมไม่เลือกใช้สภาพแวดล้อมที่ดีต่อสุขภาพล่ะ? นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอรถยนต์ไฟฟ้าให้กับเราแล้ว ซึ่งเป็นรถยนต์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและไม่ใช้เชื้อเพลิง ลบรถยนต์ "เชื้อเพลิง" - อีกก้าวหนึ่งสู่การกำจัดก๊าซเรือนกระจก ทั่วโลกพวกเขากำลังพยายามที่จะเร่งการเปลี่ยนแปลงนี้ แต่จนถึงขณะนี้การพัฒนาในปัจจุบันของเครื่องจักรดังกล่าวยังห่างไกลจากความสมบูรณ์แบบ แม้แต่ในญี่ปุ่นที่มีการใช้รถยนต์ประเภทนี้มากที่สุด พวกเขายังไม่พร้อมที่จะเปลี่ยนไปใช้อย่างสมบูรณ์

ทางเลือกแทนเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน

การประดิษฐ์พลังงานทดแทน มนุษยชาติไม่หยุดนิ่ง แล้วทำไมเราถึง "ติดอยู่" กับการใช้ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซ? การเผาไหม้ของส่วนประกอบทางธรรมชาติเหล่านี้นำไปสู่การสะสมของก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ ดังนั้นจึงถึงเวลาที่จะต้องเปลี่ยนไปใช้พลังงานรูปแบบที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

เราไม่สามารถละทิ้งทุกสิ่งที่ปล่อยก๊าซอันตรายได้อย่างสมบูรณ์ แต่เราสามารถช่วยเพิ่มออกซิเจนในบรรยากาศได้ ไม่ใช่แค่คนจริงเท่านั้นที่ต้องปลูกต้นไม้ ทุกคนต้องทำสิ่งนี้!

budivel.ru เกี่ยวกับฉนวนและความร้อนของบ้าน