24.9: Изменение климата
- Сюзанна Оаким и Мандип Гревал
- Бьютт Колледж
Можем ли мы принять тепло?
Это изображение представляет собой самую большую проблему, с которой когда-либо сталкивался человеческий вид: нынешняя тенденция в глобальное потепление. Больше нет никаких сомнений в том, что наша планета становится теплее и что основной причиной этого являются действия человека. Также нет никаких сомнений в том, что если мы ничего не предпримем в ближайшее время, последствия будут разрушительными. Из 17 самых теплых лет в истории наблюдений 16 из них произошли с 2000 года. Хотя рекордные годы привлекают наибольшее внимание общественности, отдельные годы менее значимы, чем общая тенденция, и тенденция к повышению температуры Земли вызывает тревогу. Средняя температура планеты повышается уже более века, и темпы ее повышения ускоряются. Наиболее существенной причиной повышения температуры Земли является влияние человека на парниковый эффект.
Парниковый эффект
парниковый эффект это процесс, при котором атмосфера планеты, такой как Земля, нагревает поверхность планеты до температуры выше той, которая была бы без атмосферы. Атмосфера повышает температуру поверхности, если она содержит определенные газы, называемые парниковыми газами, которые могут излучать энергию на поверхность планеты. Как работает парниковый эффект? Как показано на рисунке (PageIndex), из общего количества солнечной энергии, доступной в верхних слоях атмосферы, часть энергии отражается обратно в космос атмосферой или Землей, а часть поглощается атмосферой и облаками. . Однако большая часть энергии поглощается поверхностью Земли, и большая часть этой энергии излучается обратно в атмосферу в виде инфракрасного излучения, которое мы воспринимаем как тепло.Если это излучение поглощается молекулами парниковых газов в атмосфере, оно переизлучается этими молекулами во всех направлениях. Эффект заключается в нагревании поверхности Земли и нижних слоев атмосферы. Естественный парниковый эффект Земли имеет решающее значение для поддержания жизни на планете. Без парникового эффекта средняя температура Земли была бы около -18 градусов по Цельсию (0 градусов по Фаренгейту) по сравнению с нынешним средним значением в 15 градусов по Цельсию (59 градусов по Фаренгейту). Однако деятельность человека усилила природный парниковый эффект за счет увеличения концентрации парниковых газов в атмосфере. Это известно как усиленный или антропогенный парниковый эффект, и он вызывает глобальное потепление.
Парниковые газы
Парниковые газы являются радиационно активными газами, что означает, что они могут поглощать и повторно излучать инфракрасную энергию. К ним относятся все газы с тремя и более атомами. Как показано в таблице (PageIndex), тремя основными парниковыми газами в атмосфере Земли являются углекислый газ (CO2), гидрофторуглероды (ГФУ) и метан (СН4). В таблице также перечислены основные виды деятельности человека, которые способствуют повышению концентрации этих и других парниковых газов в атмосфере.
| Газ | Производство | |
|---|---|---|
| 60% | ( CO_2 номер) Углекислый газ * | Сжигание ископаемого топлива, вырубка лесов |
| 16% | (ГФУ номер) Гидрофторуглероды | Аэрозоли, хладагенты |
| 15% | ( CH_4 номер) Метан * | Органические отходы, животноводство, производство топлива |
| 5% | ( N_2O номер) Закись азота | Удобрения, почва, топливо |
| 2% | ( ПФУ номер) Перфторуглероды | Производство красок, текстиля и алюминия |
| 1% | ( SF_6 номер) Гексафторид серы | Электротехническая промышленность, производство резины/МГ |
| 1% | ( H_2O номер) Водяной пар * | Ирригация, испарение, таяние льда |
Важность углекислого газа
Как видно из таблицы (PageIndex<1>), основным парниковым газом с точки зрения его воздействия на климат является углекислый газ. Насколько парниковый газ способствует усилению парникового эффекта и глобальному потеплению, зависит от того, насколько хорошо он излучает тепло, а также от его количества и устойчивости в атмосфере. Хотя ГФУ и метан являются гораздо более мощными излучателями тепла, чем двуокись углерода, двуокиси углерода гораздо больше, и он гораздо дольше сохраняется в атмосфере.
Источники и поглотители углекислого газа
Углекислый газ попадает в атмосферу Земли в основном в результате сжигания ископаемого топлива. Уголь производит в два раза больше углекислого газа, чем природный газ, а нефть занимает промежуточное положение. В настоящее время около половины углекислого газа, выбрасываемого при сжигании ископаемого топлива, остается в атмосфере. Остальное поглощается растениями (для фотосинтеза) или растворяется в морской воде. Вырубка лесов снижает общее количество углекислого газа, поглощаемого растениями, тем самым увеличивая количество углекислого газа, остающегося в атмосфере.
Глобальное изменение климата
Изменение климата, в целом относится к любому изменению средних погодных условий на Земле, которое длится не менее нескольких десятилетий. Кратковременные возмущения климата, такие как явления Эль-Ниньо, не считаются изменением климата. Климат Земли неоднократно менялся в более ранние эпохи из-за природных возмущений, таких как массовые извержения вулканов и движения континентов. За последние пару столетий самой важной причиной изменения климата были действия человека, вызывающие усиление парникового эффекта и глобальное потепление.
Доказательства глобального изменения климата
Доказательства глобального потепления поступают из разных источников. Достаточно полные прямые измерения глобальных приземных температур доступны начиная с конца 1800-х годов. График на рисунке (PageIndex) показывает, как среднегодовая температура суши и океана Земли отклонялась от исходных значений (установленных в середине 20-го века).По сравнению с этим исходным уровнем более ранние температуры в целом были ниже, а более поздние температуры были постоянно выше. В целом график показывает долгосрочную тенденцию к потеплению. 
Менее прямым, но столь же убедительным свидетельством недавнего глобального потепления является сокращение ледников и полярных ледяных полей. В качестве примера на рисунке (PageIndex) показаны изменения ледника Маккарти на Аляске. На нижнем фото показан большой ледник Маккарти, каким он появился летом 1909 года. На верхнем фото видно, что ледник полностью исчез летом 2004 года.
Прогнозы будущего изменения климата
Если энергетическая политика существенно не изменится, мир будет по-прежнему зависеть от ископаемого топлива, а выбросы парниковых газов останутся высокими. Парниковые газы, уже присутствующие в атмосфере, будут сохраняться в течение десятилетий или даже столетий, поэтому они будут продолжать влиять на климат Земли еще долгое время в будущем. Это будет иметь место, независимо от каких-либо шагов, которые будут предприняты для сокращения выбросов парниковых газов в будущем. В зависимости от предположений о будущих выбросах парниковых газов климатические модели предсказывают, что средняя глобальная приземная температура, вероятно, повысится на 0,3–4,8 градуса по Цельсию (0,5–8,6 градуса по Фаренгейту), прежде чем температура выровняется. Также прогнозируется, что будущее изменение климата будет различаться от региона к региону по всему миру (рис. (PageIndex)). Потепление было и будет больше над сушей, чем над океаном, потому что вода обладает большей способностью поглощать тепло, чем земля. Потепление также было и будет продолжаться в Арктике больше, чем где-либо еще на Земле, по причинам, которые еще полностью не известны.
Последствия будущего глобального потепления
Прогнозируется, что будущее глобальное потепление будет иметь широкий спектр последствий, помимо повышения температуры. К ним относятся продолжающееся отступление ледников и полярных ледяных щитов, увеличение частоты и серьезности экстремальных погодных явлений, таких как засухи, расширение пустынь и изменения в сельскохозяйственном производстве.Повышение температуры также вызовет смещение к полюсам ареалов наземных растений и животных, а также необратимое воздействие на отдельные экосистемы, включая тундру и коралловые рифы. В целом ожидается, что изменение климата приведет к исчезновению многих видов и сокращению разнообразия экосистем. Ожидается, что даже частота человеческого насилия, включая насильственные преступления и военные действия, будет увеличиваться по мере повышения температуры Земли. Увеличение насилия, вероятно, связано с обострением многих основных проблем — большей нехватки воды и неурожаев, обострения нищеты и голода, более высоких показателей заболеваемости и перемещения людей из-за погодных катаклизмов и разрушения среды обитания. Одной из причин уничтожения мест обитания является повышение уровня моря. Уровень моря уже повышается и, вероятно, будет продолжать повышаться в течение столетий из-за увеличения объема воды в океане. Объем воды увеличится из-за продолжающегося таяния ледяных щитов и ледников, а также из-за естественного расширения воды по мере ее нагревания. Средний уровень моря может подняться на целых 2,3 метра на каждый градус по Цельсию повышения температуры. На карте на рисунке (PageIndex<6>) показаны прибрежные районы, которые оказались бы под водой, если бы уровень моря поднялся в среднем на 6 метров, что произошло бы, если бы средняя глобальная температура поверхности повысилась примерно на 2,6 градуса по Цельсию. Многие из крупнейших и наиболее густонаселенных городов мира расположены в низменных прибрежных районах. Если бы эти районы были затоплены океаном, это привело бы к перемещению сотен миллионов людей и почти непостижимым экономическим потерям.
Возможные решения проблемы изменения климата
Большинство экспертов по климату согласны с тем, что глобальное потепление в будущем должно быть ограничено величиной менее 2,0 градусов по Цельсию. В противном случае большее глобальное потепление будет иметь катастрофические последствия и в конечном итоге превысит способность природных и антропогенных систем к адаптации.Борьба с глобальным потеплением требует, прежде всего, значительного сокращения выбросов парниковых газов. Международные организации и национальные правительства приняли резолюции и политику с этой целью, наиболее важной из которых является продвижение использования возобновляемых источников энергии вместо ископаемого топлива. Другие подходы к контролю выбросов парниковых газов включают увеличение количества углерода, удаляемого из атмосферы, например, за счет защиты лесов и программ лесовосстановления.
Обзор
- Дайте определение парниковому эффекту.
- Объясните, как работает парниковый эффект.
- Почему естественный парниковый эффект необходим для жизни на Земле?
- Что такое парниковые газы?
- Как действия человека усилили естественный парниковый эффект?
- Назовите три основных парниковых газа в атмосфере Земли с точки зрения их влияния на климат.
- Почему углекислый газ является наиболее существенной причиной усиления парникового эффекта? Как углекислый газ попадает в атмосферу?
- Опишите, как изменились концентрации углекислого газа в атмосфере за последнее тысячелетие.
- Дайте определение изменению климата.
- Определите основную причину недавних и текущих изменений климата на Земле.
- Назовите прямые и косвенные доказательства глобального потепления.
- Опишите пространственные изменения глобального потепления.
- На сколько, по прогнозам, повысится глобальная приземная температура в будущем? Укажите диапазон значений на основе климатических моделей. Какой фактор в основном отвечает за изменение прогнозов модели? Какое наибольшее повышение температуры рекомендует большинство экспертов по климату, чтобы избежать самых катастрофических последствий глобального потепления?
- Определите несколько потенциальных последствий будущего глобального потепления.
- Каков самый важный способ контролировать глобальное потепление?
- Какая деятельность вызывает наибольшее количество выбросов углекислого газа в атмосферу?
- Сжигание угля
- Выдох млекопитающих
- Сжигание природного газа
- Горение нефти
- 4,8 метра
- 6 метров
- 8 метров
- 11 метров
Узнайте больше
Посмотрите эти видеоролики, чтобы узнать об устойчивом развитии
