Использование только бетона в строительстве парниковый эффект
Обновлено: 25.04.2024
Почему возник парниковый эффект: последствия и пути решения
В атмосферных слоях Земли существует много явлений, которые напрямую влияют на климатические условия нашей планеты, но самым серьезным и глобальным из них является парниковый эффект. Данная экологическая проблема существует уже несколько столетий, но поначалу она не была такой серьезной и явной. С развитием же прогресса увеличилось и количество источников, способствующих парниковому эффекту в атмосфере Земли.
Парниковый эффект – это естественный процесс, который характеризуется тем, что поглощенное определенными газами в атмосферных слоях солнечное излучение опять возвращается к внутренней поверхности Земли. Из-за парникового эффекта средняя температура поверхности нашей планеты повышается, что является причиной возникновения глобального потепления, превращающего малоувлажненные атмосферными осадками территории в такие, которые в скором времени не будут пригодными для жизни.
Парниковый эффект – одна из самых серьезных экологических проблем, с которыми пришлось столкнуться современным людям. И если ситуация в ближайшем будущем не изменится, то человечество ждет не самое радужное будущее. Сегодня поговорим о причинах возникновения парникового эффекта, последствиях и путях решения этой проблемы.
Почему возник парниковый эффект: основные причины
Многие люди предпочитают избегать малоприятных разговоров о загрязнении окружающей среды. Они не желают обсуждать парниковый эффект, глобальное потепление, проблему переработки использованного пластика и т.д. Но чтобы понять механизм действия парникового эффекта, сначала необходимо отыскать причины его возникновения. Чем больше люди будут говорить об этой серьезной проблеме, тем быстрее мы сможем понять, как нам действовать дальше, пока не стало слишком поздно.
✎ Первая и самая основная причина возникновения парникового эффекта – это использование природного газа, угля, нефти, других полезных горючих ископаемых в промышленных целях. Во время сжигания этих полезных ископаемых огромное количество углекислого газа (CO2) и других вредных для окружающей среды соединений попадают в нижние атмосферные слои.
✎ Вторая причина – это увеличение количества транспортных средств. Грузовые автомобили, легковые машины, автобусы, микроавтобусы, мотоциклы и т.д. выделяют выхлопные газы, которые не только загрязняют воздух и негативно влияют на организм человека, но и усиливают парниковый эффект.
✎ Третья причина – бесконтрольная вырубка лесов. Деревья выделяют кислород и поглощают углекислый газ. Но чем меньше лесов остается на поверхности Земли, тем больше увеличивается уровень CO2 в воздухе.
✎ Лесные пожары являются четвертой причиной возникновения парникового эффекта. Такие пожары уничтожают большое количество деревьев, из-за чего уровень углекислого газа в воздухе увеличивается, а уровень кислорода уменьшается.
✎ Пятая причина – это увеличение количества населения. Чем больше людей одновременно живет на нашей планете, тем больше продуктов питания, одежды, домов, транспортных средств и т.д. необходимо для удовлетворения их потребностей. Из-за этого промышленное производство интенсивно растет, а количество выбрасываемых углекислого и других парниковых газов в воздух существенно увеличивается.
✎ Различные удобрения и прочая агрохимия, которыми обрабатываются растения, в своем составе содержат вредные для окружающей среды химические соединения. Испаряясь, они выделяют азот – один из газов, усиливающих парниковый эффект. Данное явление является шестой причиной возникновения парникового эффекта.
✎ Седьмая причина – это горение и разложение мусора на полигонах, что способствует увеличению уровня парниковых газов в нижних слоях атмосферы земного шара.
Видимый солнечный свет, достигая поверхности нашей планеты, нагревает её. Поглощенную солнечную энергию Земля отдает в атмосферу в виде инфракрасного излучения. Парниковый же эффект возникает из-за того, что часть инфракрасного излучения поглощается углекислым газом, другими парниковыми газами и улавливается низшими атмосферными слоями. Другая же часть инфракрасного излучения переизлучается обратно к поверхности Земли или же отражается.
Впервые об этом заговорил ученый Жозеф Фурье, который занимался анализом механизмов формирования климата Земли и рассматривал разные типы этих механизмов. Специалист уделил внимание и оказывающим существенное влияние на тепловой баланс факторам. Он пришел к выводу, что парниковый эффект обеспечивается благодаря разнице в прозрачности атмосфер в видимом и дальнем инфракрасных диапазонах.
Последствия парникового эффекта
Одними из самых серьезных последствий парникового эффекта являются климатические изменения. Из-за того, что каждый год температура воздуха повышается, воды океанов и морей начинают интенсивнее испаряться. Некоторые ученые уже сейчас говорят о том, что если ситуация в ближайшее время не изменится, то через 200-250 лет человечество столкнется с таким необычным для современного человека явлением, как существенное понижение уровня воды. Но это только одна из сторон данной проблемы.
Другая же сторона проблемы заключается в том, что из-за повышения температуры воздуха начинают таять ледники. Из-за этого уровень вод мирового океана повышается, что становится причиной затопления берегов островов и континентов.
Повышение средней температуры воздуха приводит и к тому, что малоувлажненные атмосферными осадками территории нашей планеты перестают быть пригодными для жизни. Они становятся засушливыми, здесь начинают гибнуть урожаи, из-за недостатка воды исчезают растения, поэтому животным и людям становится сложно нормально жить в таких условиях. Местное население сталкивается с продовольственным кризисом, выход из которого найти очень сложно.
Парниковый эффект не только негативно влияет на окружающую среду и климат, но и на здоровье людей. Человеческому организму, который уже привык к определенным погодно-климатическим условиям, тяжело выдержать длительное воздействие высоких температур. Если еще совсем недавно средняя температура летом была +20-+28 градусов по Цельсию, то сейчас она повысилась до +29-+39 градусов по Цельсию. Все это приводит к тому, что люди страдают от тепловых, солнечных ударов и обезвоживания. У многих жителей нашей планеты возникают проблемы с сердечно-сосудистой системой, а риск возникновения инсультов уже вырос в несколько раз!
Хотя многие люди пока не замечают, насколько губительно парниковый эффект влияет на их жизнь, но будущие поколения спустя несколько десятков лет смогут сполна «насладиться» необратимыми последствиями парникового эффекта и глобального потепления. Ученые утверждают, что люди с нестабильным материальным положением и низкой заработной платой будут наиболее подвержены заболеваниям! Дело в том, что такие люди из-за финансовых проблем будут плохо питаться и не смогут купить некоторые продукты, что приведет сначала к недоеданию, а затем к голоду и развитию многих заболеваний.
Пострадает не только желудочно-кишечный тракт, но и многие другие органы! Аномальная жара, которая из-за парникового эффекта наступает летом, становится причиной того, что количество людей, имеющих проблемы с сердечно-сосудистой системой, с каждым годом все увеличивается. Давление у таких людей резко понижается или повышается, происходят тепловые удары и обмороки, случаются приступы эпилепсии или сердечные приступы.
Повышение температуры воздуха, спровоцированное парниковым эффектом, становится причиной развития сонной болезни, птичьего гриппа, холеры, лихорадки Эбола, туберкулеза, чумы, желтой лихорадки, многих других серьезных заболеваний и эпидемий.
Как одно связано с другим? Высокая температура в низших атмосферных слоях земного шара способствует перемещению переносчиков заболеваний и разнообразных инфекций. Поэтому указанные выше болезни географически очень быстро распространяются. Птицы, насекомые (малярийные комары, муха Цеце, энцефалитные клещи), мыши и другие переносчики заболеваний переселяются из теплых широт на север и заражают не имеющих иммунитета к чужестранным болезням людей.
Пути решения глобальной проблемы парникового эффекта
Парниковый эффект является причиной возникновения глобального потепления, из-за которого эпидемии и инфекционные заболевания распространяются по земному шару с молниеносной скоростью. Десятки тысяч людей в разных странах мучительно умирают из-за эпидемий. Занимаясь активной борьбой с парниковым эффектом и глобальным потеплением, мы не только заботимся об экологии, но и улучшаем состояние здоровья многих людей.
Мы прекрасно знаем, откуда берутся парниковые газы и как они негативно влияют на окружающую среду, поэтому следует устранить источники их возникновение. Это поможет минимизировать парниковый эффект и остановить глобальное потепление.
Не думайте, что вы не в состоянии ничего изменить, ведь и один человек способен повлиять на ход мировой истории! А если к вам присоединится близкие, родственники, друзья и коллеги, то ситуация в самое ближайшее время может измениться в лучшую сторону! Чем больше сознательных людей будет жить на нашей планете, тем быстрее мы сможем остановить глобальное потепление! Вы ведь не хотите, чтобы ваши внуки и их дети жили в ужасном мире, где нет чистой питьевой воды, а вокруг только один мусор, не так ли?
Необходимо прекратить и бесконтрольную вырубку лесов! Чем больше деревьев будет посажено, тем меньше углекислого газа будет попадать в атмосферу Земли. Чтобы сократить количество загрязняющих воздух выхлопных газов, отдавайте предпочтение электромобилям или пересаживайтесь на велосипед. Любой велосипедист подтвердит, что данный вид транспорта не только безопасен для экологии, но и, по сравнению с обычными автомобилями, намного удобнее в эксплуатации и дешевле в обслуживании.
На международном уровне данная проблема поднималась в 1997 году. Именно в этом году при содействии ООН в Японии был разработан Киотский протокол. В данном протоколе было указано, что каждая страна, чьи крупные промышленные предприятия загрязняют Землю, в обязательном порядке должна принять соответствующие меры, чтобы свести количество выбросов углекислого газа и других парниковых газов к 5,2%. Некоторые страны подписали протокол, другие же отказались, аргументируя это тем, что данное соглашение может нанести непоправимый вред их экономике.
Киотский протокол, в котором выделен определенный размер квот выброса в атмосферу парниковых газов для каждой страны, до сих пор является единственным международным правовым актом, регулирующим этот вопрос. Ученые уже давно твердят, что пришла пора принять больше законов на международном и национальном уровнях, которые бы способствовали повышению уровня сознательности жителей нашей планеты и сводили к минимуму выброс парниковых газов!
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
masterok
Принято считать, что цемент стал приобретать привычные нам очертания в начале 19 века, хотя родственные материалы с похожими свойствами изготавливали ещё вавилоняне, ассирийцы, македонцы, римляне и многие другие народы.
При всей своей важности для человечества цемент имеет существенный недостаток – его производство сопровождается выбросами большого количества парниковых газов.
Они составляют 90% мирового объёма выбросов углекислого газа от промышленных процессов и 5% от совокупных выбросов, если учитывать сжигание ископаемого топлива. Происходит это потому, что для превращения известняка в цемент необходима температура около 1500 ˚C. Для её достижения также необходимо сжигать большое количество того самого ископаемого топлива.
А так как этот материал нужен практически повсеместно и производится в огромных количествах, экологи вполне имеют право испытывать серьёзное волнение по поводу его общемирового производства. Только с 1930 по 2013 год в мире было получено порядка 76 миллиардов тонн цемента, что привело к выбросу в атмосферу 38,2 гигатонн углекислого газа.
И, тем не менее, известен факт, что тот же самый цемент способен поглощать парниковые газы. Положительный эффект этого процесса для экологии никогда не оценивался. В надежде восполнить этот пробел и хотя бы частично оправдать цемент, за дело взялась международная команда исследователей под руководством профессора Университета Восточной Англии Дабо Гуаня.
Учёные обнаружили, что в ходе естественного процесса карбонизации цемента и материалов на его основе происходит поглощение углекислого газа из воздуха, с которым действительно стоит считаться. Они проанализировали новые полевые данные, собранные в Китае, а также уже имеющиеся результаты исследований цемента на протяжении всего срока его службы, включая вторичное использование, и смоделировали региональное и глобальное поглощение атмосферного углекислого газа всеми этими материалами между 1930 и 2013 годами.
Как сообщается в официальном пресс-релизе, за этот временной период цементные материалы должны были поглотить около 4,5 гигатонн углерода или, в пересчёте на углекислый газ, 16 гигатонн. И это компенсирует до 43% выбросов углекислого газа при их производстве.
Была обнаружена также интересная зависимость процесса поглощения углекислого газа от возраста цемента. Так с 2000 по 2013 год материалы старше 5 и 10 лет должны были поглощать ежегодно 25 и 14% от общего количества поглощённого углекислого газа, соответственно. То есть в ходе старения цемента эффективность процесса повышается. Это происходит в том числе и потому, что материал "в возрасте" более склонен к разрушению, что в свою очередь ведёт к образованию новых полостей и поверхностей, готовых к полезной работе.
По мнению специалистов, результаты этого исследования заставят существенно пересмотреть модели глобальных выбросов парниковых газов в атмосферу. Кроме этого, они показывают, что цемент, сам по себе, – не такое уж большое зло, каким его выставляют экологи, и что главная проблема – это всё то же ископаемое топливо. И если его хотя бы частично удастся заменить при производстве, то в долгосрочной перспективе использование цемента может потенциально иметь даже положительный экологический эффект.
Результаты работы были опубликованы авторами в издании Nature Geoscience.
Казалось бы, что может быть интересного в цементе. А оказывается есть. Что мы знаем о нём и вообще о вяжущих строительных смесях?
Цемент (лат. caementum — «щебень, битый камень») — искусственное неорганическое вяжущее вещество. Один из основных строительных материалов. При взаимодействии с водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное тело.
В основном используется для изготовления бетона и строительных растворов. Цемент является гидравлическим вяжущим и обладает способностью набирать прочность во влажных условиях, чем принципиально отличается от некоторых других минеральных вяжущих — (гипса, воздушной извести), которые твердеют только на воздухе.
Марка цемента это условная величина, обозначает, что прочность при сжатии, не ниже обозначенной марки (200, 300, 400, 500, 600)
Цемент для строительных растворов это малоклинкерный композиционный цемент, предназначенный для кладочных и штукатурных растворов. Изготавливают совместным помолом портландцементного клинкера, активных минеральных добавок и наполнителей.
Знаменитый портландцемент получается при нагревании известняка и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры +1450 - +1480 °С. Происходит частичное плавление, и образуются гранулы клинкера.
Клинкер (в цементной промышленности) — промежуточный продукт при производстве цемента.
При нагревании смеси полученной из известняка (около 75 %) и глины (около 25 %) или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры 1450°С происходит частичное плавление и образуются гранулы клинкера.
Для получения цемента, клинкер перемешивают с несколькими процентами гипса (около 5 %, что зависит от марки гипса и содержания SO3 в клинкере) и тонко перемалывают. Гипс управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле.
Клинкер размалывают совместно примерно с 5 процентами гипсового камня. Гипсовый камень управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция.
Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67 % СаО, 22 % SiO2, 5 % Al2О3, 3 % Fe2O3 и 3 % других компонентов и обычно содержит четыре главные фазы, называемые алит, белит, алюминатная фаза и алюмоферритная фаза. В клинкере обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция.
История появления цемента
Способы производства вяжущих веществ были изобретены где-то в 3-4 тысячелетии до нашей эры. Это происходило в процессе обжига горных пород и последующего измельчения продуктов обжига. Первые искусственно созданные вяжущие вещества – известь и строительный гипс применялись во время строительства бетонной галереи лабиринта в Египте в 3600 году до нашей эры, римского Пантеона, Великой Китайской стены, фундаментов древних домов в Мексике. Вяжущие материалы известь, гипс и глина обладают способностью затвердевать только на воздухе потому они и называются воздушными. Прочность у всех воздушных вяжущих материалов довольно невысокая.
По прошествии времени водостойкость таких известковых растворов уже умели повышать путем ввода в раствор обожженной глины мелкого помола и вулканических пород, называющиеся «пуццоланы» (так назывались они потому, что залежи этих пород находились в древнем Риме возле города Поццуолли).
В Москве с 1584 года действует так называемый «Каменный приказ», основной задачей которого было производство кирпича и заготовка камня для строительства, также он занимался и производством извести.
На протяжении многих тысячелетий только воздушные смеси извести и гипса были вяжущими материалами. Их большим недостатком была низкая водостойкость.
Нам же цемент известен с 1822 года. Егор Челиев, русский строитель, методом смешивания глины и извести получил материал с вяжущими свойствами. По происшествии нескольких лет он выпустил книгу, в которой описал процесс приготовления цементных материалов и бетона, а также все преимущества использования их при кладке кирпичей в строительстве набережных и зданий.
Англичанин Д. Аспинд в 1824 году получил на изготовление цемента патент. Он предложил изготавливать цемент следующим образом: нужно смешать глину и известковую пыль, и эту смесь подвергнуть обработке при высокой температуре. Получился серый материал (клинкер). Его необходимо было измельчить до мелкого помола и смешать с водой. При высыхании получался материал высокой прочности. Этот материал назвали портландцемент. В городе Портланд добывали камень, похожий по своей прочности и цветом на цемент, который был получен Аспиндом.
После появления цемента он был оценен по достоинству. Сейчас без использования цемента даже нельзя представить себе ни одно строительство или ремонт. Цемент это не конкретный строительный материал. Это название обобщает группу веществ с такими физическими характеристиками как, вязкость, порошкообразность, способность образовывать вместе с водой пластичную массу, которая принимает, высыхая, камневидное состояние. Этот процесс полностью односторонний.
Если цемент затвердел, то в первоначальное состояние он не вернется никогда. Основные компоненты цемента – глинистые, маргелистые, известковые породы и добавки (шлак, бокситы и др.) В процессе высокотемпературной и высокотехнологичной обработки сырье попадает в стадию частичного либо полного плавления. При этом процессе образуются алюминаты или силикаты кальция, благодаря им цемент приобретает высокую прочность. Есть очень много видов цемента: портландцемент, глиноземистый цемент, пуццолановый и шлаковый цементы, специальные цементы, например, кислотоупорный и др.
Парниковый эффект: климат меняется, споры не стихают
Изменение климата и его причины — одна из самых обсуждаемых экологических тем в мире. Решение американского лидера Дональда Трампа об одностороннем выходе страны из Парижского соглашения, подразумевавшего сокращение выбросов парниковых газов, запустило новый виток дискуссии по этому вопросу.
Большинство специалистов считают, что основная причина изменения климата — деятельность человека. Но и в мире, и в России есть сторонники и противоположного мнения: если человек и влияет на климат, то незначительно. Рассказываем о том, какие аргументы они выдвигают.
"Если не веришь — ты неандерталец"
Глава Минэнерго США Рик Перри недавно заявил, что не считает масштабные выбросы углекислого газа основной причиной глобального потепления. "Идея, что все эти научные вопросы полностью решены, и если ты в это не веришь, то ты какой-то неандерталец, это, с моей точки зрения, совершенно неприемлемо", — добавил Перри.
На эту тему Трамп против климата: чем грозит выход США из Парижского соглашения
В марте этого года с аналогичным заявлением выступил новый руководитель главного природоохранного ведомства Соединенных Штатов — Федерального агентства по охране окружающей среды — Скотт Прюитт.
Он указал, что "проблематично точно измерить воздействие деятельности человека на климат". Он также отметил, что имеются "значительные разногласия относительно степени такого воздействия".
Позже Перри все-таки признал, что человек влияет на изменение климата, правда, сделал оговорку, что наука еще не сказала своего последнего слова по этому вопросу.
Уже было не разПод влиянием природных факторов климат на Земле менялся всегда. Ледниковые периоды несколько раз сменялись периодами повышения температуры. Потепление происходит главным образом за счет нагревания Мирового океана, а он, в свою очередь, нагревается из-за парникового эффекта: парниковые газы (диоксид углерода СО2, метан и оксид азота), накапливаясь в атмосфере, создают вокруг планеты своего рода экран, так что энергия, полученная от солнечного излучения, не возвращается в космическое пространство, а постепенно накапливается, приводя к нагреванию поверхности планеты. Из-за чего это происходит, вопрос до сих пор спорный.
ПродолжениеВиноват ли человек?
Эксперты, скептически относящиеся к тому, что главным "виновником" климатических перемен является человек, отмечают, что периоды потепления неоднократно происходили в истории Земли, поэтому нет оснований предполагать их антропогенное происхождение. К тому же за последние 30 лет в каких-то регионах происходило потепление, в других — похолодание.
Некоторые ученые полагают, что главной экологической проблемой планеты является уменьшение площади лесов и необратимые изменения климата скорее будут вызваны не парниковыми газами, а нарушением механизма глобального влаго- и теплопереноса, который обеспечивается растительностью планеты. Географические теории объясняют долговременные колебания климата движениями земной коры и изменением положения материков и океанов.
Снижение альбедо и другие причины
Последователи теории природных причин глобального потепления есть и в России. Например, заведующий отделом гидрометеорологии и экологии Сибирского регионального научно-исследовательского гидрометеорологического института (СибНИГМИ) Николай Завалишин связывает рост температуры со снижением альбедо Земли — процента отраженной в космос энергии Солнца.
По его мнению, глобальное потепление климата в мире продолжится, но к масштабному таянию ледников не приведет — после 2022 года оно может смениться периодом постепенного похолодания, независимо от того, сколько человек будет сжигать углеводорода.
Ученый обратил внимание на то, что периоды повышения-понижения температуры случались и раньше, они носят повторяющийся характер. По его словам, каждый цикл состоит из 10 лет быстрого потепления и 40–50 лет медленного "остывания".
На эту тему Что нужно знать о Парижском соглашении по климату
А ученые Института океанологии РАН по результатам исследований Мирового океана в 2009 году пришли к выводу о том, что человеческая деятельность не является существенным и тем более главным фактором планетарных климатических изменений.
Парниковые газы, на которые сторонники теории глобального потепления возлагают основную "вину", действительно влияют на температурные процессы в атмосфере, но незначительно. Как поясняли океанологи, "разработанная в институте физическая теория климата оценивает этот вклад примерно в 8,5%". По их мнению, главную роль (65%) в распределении температуры в нижних слоях воздушной оболочки Земли — тропосфере — играет конвекция, то есть перемещение более теплых воздушных масс вверх, а холодных — вниз. Еще 25% дают процессы конденсации влаги.
Что касается метана и углекислого газа, то их роль в потеплении не до конца ясна. Например, из наблюдений американских ученых под руководством президента Института науки и медицины Артура Робинсона заметна связь колебаний температуры с солнечной активностью. А с накоплением углекислого газа в атмосфере такой связи практически нет. При этом исследователи отмечали, что накопление углекислоты в воздухе должно приводить не к потеплению, а к похолоданию климата, и даже предсказывали его наступление в течение ближайших 20–30 лет, учитывая 60-летние циклы солнечной активности.
Не драматизировать проблему промышленных выбросов призвал недавно и президент РФ Владимир Путин. По мнению российского лидера, их объемы сопоставимы с выбросами вулканов.
Несколько выбросов вулкана Этна перекрывают все усилия сегодняшнего человечества по антропогенным выбросам в атмосферу Владимир Путин президент РоссииПри этом президент подчеркнул, что глобальное потепление все равно будет продолжаться. "Вопрос не в том, чтобы его предотвратить. Это невозможно, это может быть связано с какими-то глобальными циклами на земле и т.д. Я согласен с тем, что вопрос в том, как к этому приспособиться", — отметил российский лидер.
Путин вместе с тем подтвердил приверженность РФ Парижским договоренностям по климату.
Можно ли что-то сделать?
В любом случае мало кто спорит, что концентрация парниковых газов в атмосфере увеличивается, а средняя глобальная температура растет.
В 2015 году ученые впервые в современной истории зафиксировали превышение средней температуры планеты более чем на 1 °C по сравнению с XIX веком, когда началось наблюдение за изменениями глобальной температуры. Эксперты прогнозируют, что ее превышение на 2 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем будет иметь необратимые последствия для людей и экосистем.
- Климат на планете в целом станет более влажным.
- Уровень моря в XXI веке повысится до 1 м.
- Могут исчезнуть до 30–40% видов растений и животных, поскольку их среда обитания будет изменяться быстрее, чем они сумеют приспособиться к этим изменениям.
- Изменится видовой состав леса, и начнется интенсивное таяние ледников.
- Опреснение океана из-за таяния льдов вызовет изменение Гольфстрима.
- Увеличится частота и сила аномальных явлений, таких как экстремальные ветра и "волны жары", цунами и наводнения.
Человеческий фактор в изменении климата, возможно, и ничтожен по сравнению с масштабностью природных процессов, но все-таки есть. По оценкам климатологов, чтобы не допустить драматического развития событий и удержать рост температуры в пределах до 2 °C, странам мира необходимо к 2050 году вполовину снизить глобальные выбросы по отношению к уровню 1990 года, а к концу XXI века — сократить до нуля.
Парниковый эффект - Greenhouse effect
Парниковый эффект , это процесс , при котором излучение от атмосферы согревает планеты поверхности планеты до температуры выше , что было бы без этой атмосферы.
Радиационно активные газы (например, парниковые газы ) в атмосфере планеты излучают энергию во всех направлениях. Часть этого излучения направляется к поверхности, нагревая ее. Интенсивность нисходящего излучения, то есть сила парникового эффекта, зависит от количества парниковых газов, содержащихся в атмосфере. Температура повышается до тех пор, пока интенсивность восходящего излучения от поверхности, охлаждая ее, не уравновешивает нисходящий поток энергии .
Естественный парниковый эффект Земли имеет решающее значение для поддержания жизни и изначально был предшественником жизни, вышедшей из океана на сушу. Деятельность человека, в основном сжигание ископаемого топлива и вырубка лесов, усилила парниковый эффект и вызвала глобальное потепление .
Планета Венера испытала безудержный парниковый эффект , в результате чего атмосфера на 96% состоит из углекислого газа , а атмосферное давление на поверхности примерно такое же, как на Земле на глубине 900 м (3000 футов) под водой. На Венере могли быть водные океаны, но они бы выкипели, когда средняя температура поверхности поднялась до нынешних 735 К (462 ° C; 863 ° F).
Термин парниковый эффект небольшое неправильное употребление , в том смысле , что физические оранжереи согревать с помощью другого механизма. Парниковый эффект как атмосферный механизм функционирует за счет радиационных потерь тепла, в то время как традиционная теплица как построенная конструкция блокирует конвективные потери тепла . Однако результатом является повышение температуры в обоих случаях.
СОДЕРЖАНИЕ
История
Основная статья: История науки об изменении климата
Существование парникового эффекта, хотя и не названо так, было предложено Джозефом Фурье в 1824 году. Аргументы и доказательства были дополнительно подкреплены Клодом Пуйе в 1827 и 1838 годах. Джон Тиндалл был первым, кто измерил поглощение и излучение инфракрасного излучения различные газы и пары. Начиная с 1859 года, он показал, что эффект был вызван очень небольшой частью атмосферы, при этом основные газы не имели никакого эффекта, и в основном это был водяной пар, хотя небольшой процент углеводородов и углекислого газа оказал значительное влияние. Эффект был более полно количественно оценен Сванте Аррениусом в 1896 году, который сделал первый количественный прогноз глобального потепления из-за гипотетического удвоения углекислого газа в атмосфере. Однако термин «теплица» не использовался для обозначения этого эффекта ни одним из этих ученых; Впервые термин был использован таким образом Нильсом Густавом Экхольмом в 1901 году.
Описание
Солнечное излучение спектр для прямого света как на верхней части атмосферы Земли и на уровне моряЗемля получает энергию от Солнца в виде ультрафиолетового , видимого и ближнего инфракрасного излучения. Около 26% поступающей солнечной энергии отражается обратно в космос атмосферой и облаками, а 19% поглощается атмосферой и облаками. Большая часть оставшейся энергии поглощается поверхностью Земли. Поскольку поверхность Земли холоднее Солнца, она излучает на длинах волн, которые намного больше, чем длины волн, которые были поглощены. Большая часть этого теплового излучения поглощается атмосферой и нагревает ее. Атмосфера также нагревается за счет явных и скрытых тепловых потоков от поверхности. Атмосфера излучает энергию как вверх, так и вниз; часть, излучаемая вниз, поглощается поверхностью Земли. Это приводит к более высокой температуре равновесия, чем если бы атмосфера не излучала.
Идеальное теплопроводящее черное тело на том же расстоянии от Солнца, что и Земля, должно иметь температуру около 5,3 ° C (41,5 ° F). Однако, поскольку Земля отражает около 30% падающего солнечного света, эффективная температура этой идеализированной планеты (температура черного тела, которое будет излучать такое же количество радиации) будет около -18 ° C (0 ° F). Температура поверхности этой гипотетической планеты на 33 ° C (59 ° F) ниже фактической температуры поверхности Земли, составляющей примерно 14 ° C (57 ° F). Парниковый эффект - это вклад парниковых газов в эту разницу.
Подробности
Идеализированный парниковая модель является упрощением. В действительности атмосфера у поверхности Земли в значительной степени непрозрачна для теплового излучения, и большая часть потерь тепла с поверхности происходит за счет конвекции . Однако радиационные потери энергии становятся все более важными, чем выше в атмосфере, в основном из-за уменьшения концентрации водяного пара, важного парникового газа. Более реалистично думать о парниковом эффекте, чем о самой поверхности, как о приложении к слою в средней тропосфере , который эффективно связан с поверхностью посредством градиентной скорости . Простая картина также предполагает устойчивое состояние, но в реальном мире суточный цикл , а также сезонный цикл и погодные нарушения усложняют ситуацию. Солнечное отопление работает только в дневное время. Ночью атмосфера несколько охлаждается, но не сильно из-за низкого коэффициента излучения . Суточные изменения температуры уменьшаются с высотой в атмосфере.
В области, где важны радиационные эффекты, описание, данное идеализированной моделью теплицы, становится реалистичным. Поверхность Земли, нагретая до «эффективной температуры» около –18 ° C (0 ° F), излучает длинноволновое инфракрасное тепло в диапазоне 4–100 мкм. На этих длинах волн парниковые газы, которые были в значительной степени прозрачными для поступающей солнечной радиации, являются более абсорбирующими. Каждый слой атмосферы с парниковыми газами поглощает часть тепла, излучаемого вверх из нижних слоев. Он переизлучается во всех направлениях, как вверх, так и вниз; в равновесии (по определению) столько же, сколько и поглотило. Это приводит к большему теплу внизу. Увеличение концентрации газов увеличивает степень поглощения и повторного излучения и, таким образом, дополнительно нагревает слои и, в конечном итоге, поверхность под ними.
Парниковые газы, включая большинство двухатомных газов с двумя разными атомами (например, оксид углерода, CO) и все газы с тремя или более атомами, способны поглощать и излучать инфракрасное излучение. Хотя более 99% сухой атмосферы прозрачно для инфракрасного излучения (поскольку основные составляющие - N
2 , O
2 , и Ar - не способны напрямую поглощать или излучать инфракрасное излучение), межмолекулярные столкновения приводят к тому, что энергия, поглощаемая и испускаемая парниковыми газами, разделяется с другими, неактивными в ИК-диапазоне, газами.
Парниковые газы
Основная статья: Парниковый газПо процентному вкладу в парниковый эффект на Земле четыре основных газа:
- водяной пар , 36–70%
- углекислый газ 9–26%
- метан , 4–9%
- озон , 3–7%
Невозможно назначить конкретный процент для каждого газа, потому что полосы поглощения и излучения газов перекрываются (отсюда и диапазоны, указанные выше). Облака также поглощают и излучают инфракрасное излучение и, таким образом, влияют на радиационные свойства атмосферы.
Роль в изменении климата
Основные статьи: Глобальное потепление и энергетический бюджет Земли Килинг Кривая атмосферного CO 2 концентрации измеряется в обсерватории Мауна Лоа .Усиление парникового эффекта в результате деятельности человека известно как усиленный (или антропогенный ) парниковый эффект. Это увеличение радиационного воздействия в результате деятельности человека наблюдалось непосредственно и объясняется, главным образом, повышенным уровнем содержания углекислого газа в атмосфере. Согласно отчета 2014 Оценки от Межправительственной группы экспертов по изменению климата , «атмосферные концентрации углекислого газа, метана и закиси азота , являются беспрецедентными по крайней мере , за последние 800000 лет. Их последствия, вместе с другими антропогенными водителей, которые были обнаружены в течение климатической системы и, весьма вероятно, были основной причиной наблюдаемого потепления с середины 20 века ».
CO
2 производится сжиганием ископаемого топлива и другими видами деятельности, такими как производство цемента и вырубка тропических лесов . Измерения CO
2 данные обсерватории Мауна-Лоа показывают, что концентрации увеличились с примерно 313 частей на миллион (ppm) в 1960 году, преодолев рубеж в 400 ppm 9 мая 2013 года. Текущее наблюдаемое количество CO
2 превышает максимумы геологических рекордов (≈300 ppm) по данным ледяного керна. Влияние углекислого газа, образующегося при горении, на глобальный климат, особый случай парникового эффекта, впервые описанного в 1896 году Сванте Аррениусом , также называют эффектом Каллендара .
Данные по ледяным кернам за последние 800000 лет показывают, что углекислый газ колеблется от значений всего 180 ppm до доиндустриального уровня 270 ppm. Палеоклиматологи считают колебания концентрации углекислого газа фундаментальным фактором, влияющим на колебания климата в этом временном масштабе.
Настоящие теплицы
«Парниковый эффект» атмосферы назван по аналогии с теплицами, которые нагреваются от солнечного света. Однако парниковый эффект в первую очередь не утепляет. «Парниковый эффект» на самом деле неправильное название, поскольку нагревание в обычной теплице происходит из-за уменьшения конвекции , в то время как «парниковый эффект» работает, предотвращая выход поглощенного тепла из конструкции за счет передачи излучения .
Теплица строится из любого материала, пропускающего солнечный свет: обычно из стекла или пластика. Солнце нагревает землю и содержимое внутри точно так же, как снаружи, а затем нагревает воздух. Снаружи теплый воздух у поверхности поднимается вверх и смешивается с более холодным воздухом наверху, поддерживая температуру ниже, чем внутри, где воздух продолжает нагреваться, потому что он находится внутри теплицы. В этом можно убедиться, открыв небольшое окошко возле крыши теплицы: температура значительно упадет. Экспериментально было продемонстрировано ( RW Wood , 1909), что (неотапливаемая) «теплица» с покрытием из каменной соли (прозрачной для инфракрасного излучения) нагревает ограждение аналогично теплице со стеклянной крышкой. Таким образом, теплицы работают в первую очередь за счет предотвращения конвективного охлаждения.
Другое дело - теплицы с обогревом: поскольку они имеют внутренний источник тепла, желательно минимизировать количество утечки тепла за счет радиационного охлаждения. Это можно сделать за счет использования подходящего остекления.
Теоретически возможно построить теплицу, которая снижает коэффициент теплового излучения в темное время суток; такая теплица будет улавливать тепло с помощью двух разных физических механизмов, сочетающих несколько парниковых эффектов, один из которых более похож на атмосферный механизм, что делает споры о неправильном названии спорными.
Связанные эффекты
Антипарниковый эффект
Антипарниковый эффект - это механизм, аналогичный парниковому эффекту и симметричный ему: при парниковом эффекте атмосфера пропускает излучение, но не пропускает тепловое излучение, тем самым нагревая поверхность тела; при антипарниковом эффекте атмосфера не пропускает радиацию, одновременно выпуская тепловое излучение, что снижает равновесную температуру поверхности. Такой эффект был предложен для Сатурна «s луны Титана .
Сбежавший парниковый эффект
Парниковый эффект имеет место , если положительные результаты воздействие приводит к испарению всех парниковых газов в атмосферу. Давно предполагалось, что на Венере произошел внезапный парниковый эффект, связанный с углекислым газом и водяным паром, и эта идея все еще широко распространена.
Тела кроме Земли
«Парниковый эффект» на Венере особенно велик по нескольким причинам:
- Он ближе к Солнцу, чем Земля, примерно на 30%.
- Его очень плотная атмосфера состоит в основном из углекислого газа.
«Венера испытала неконтролируемую оранжерею в прошлом, и мы ожидаем, что Земля исчезнет примерно через 2 миллиарда лет по мере увеличения солнечной светимости».
Титан - это тело с парниковым эффектом и антипарниковым эффектом . Присутствие N 2 , CH 4 и H 2 в атмосфере способствует парниковому эффекту, повышая температуру поверхности на 21 К по сравнению с ожидаемой температурой тела без атмосферы. Наличие высокогорной дымки, которая поглощает длины волн солнечного излучения, но прозрачна для инфракрасного излучения, способствует антипарниковому эффекту примерно 9K. Чистый эффект этих двух явлений - чистое потепление на 21K - 9K = 12K, поэтому Титан на 12K теплее, чем было бы, если бы не было атмосферы.
Использование только бетона в строительстве парниковый эффект
Известно, что парниковый эффект является неотъемлемым свойством атмосферы нашей планеты. Объясните механизм парникового эффекта.
1. Свет (коротковолновое излучение) свободно проникает сквозь атмосферу.
2. При взаимодействии света с поверхностью часть энергии переходит в тепло (длинноволновое излучение).
3. Тепловая энергия отражается (поглощается) парниковыми газами в атмосфере, задерживаясь у (возвращаясь к) поверхности планеты и нагревая её.
Примечание (другая формулировка - смысл ответа не меняется)
Механизм парникового эффекта можно описать следующим образом:
поверхность Земли, нагреваясь из-за поступающего от Солнца излучения, сама становится источником длинноволнового инфракрасного (теплового) излучения. Часть этого излучения уходит в космос, а часть - отражается некоторыми газами атмосферы и нагревает приземные воздушные слои.
Это явление, подобное удержанию тепла под прозрачной пленкой теплиц, получило название парниковый эффект.
Дополнение - не для ответа:
Парниковые газы — это газы, создающие в атмосфере экран, задерживающий инфракрасные луни, которые в результате нагревают поверхность Земли и нижний слой атмосферы. Многие из этих газов почти на всем протяжении истории Земли присутствовали в атмосфере в незначительном количестве. К наиболее значимым в ряду парниковых газов стоит углекислый газ СO2.
В настоящее время основными парниковыми газами являются углекислый газ СO2, метан СН4, хлорфторуглероды (фреоны) и оксид азота (I) N2O. По докладу специалистов «Гринпис» доля влияния основных парниковых газов на глобальное потепление длительное время составляла: СO2 — 55% (0,5%), фреонов и родственных им газов - 24% (4%), СН4 - 15% (0,9%), N2 0 - 6% (0,8%) (в скобках указан уровень среднегодового прироста этих газов).
Читайте также: