Как вулканы способствуют парниковому эффекту

Этот проект больше не финансируется и не будет обновляться.

• ДОМ
• МОДУЛИ и ЗАНЯТИЯ
  • ВВЕДЕНИЕ
  • ГЛОБАЛЬНАЯ ТЕМПЕРАТУРА
  • БИОРАЗНООБРАЗИЕ
  • ЗАСУХА
  • ВЛИЯНИЕ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
  • ЛЕДЯНЫЕ ШАПКИ И УРОВЕНЬ МОРЯ
  • ВУЛКАНЫ
• СТРАНИЦЫ УЧИТЕЛЯ
  • ВВЕДЕНИЕ
  • ГЛОБАЛЬНАЯ ТЕМПЕРАТУРА
  • БИОРАЗНООБРАЗИЕ
  • ЗАСУХА
  • ВЛИЯНИЕ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
  • ЛЕДЯНЫЕ ШАПКИ И УРОВЕНЬ МОРЯ
  • ВУЛКАНЫ
• ПРОБЛЕМНОЕ ОБУЧЕНИЕ?
  • ОБЗОР
  • УЧИТЕЛЬ ВВЕДЕНИЕ
  • КОНТРОЛЬНЫЙ СПИСОК ПОДГОТОВКИ
  • МОДЕЛЬ ПОБ
  • ОБУЧЕНИЕ В КОМАНДАХ
  • РАЗРАБОТКА РУБРИК
  • ОЦЕНКА
  • ОЦЕНКА ПОВЕДЕНИЯ
  • ПЛАНИРОВАНИЕ И СОДЕЙСТВИЕ
  • СРАВНЕНИЕ ПОДХОДОВ
  • ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ
  • ВАРИАНТЫ КЛАССА
  • СДЕЛАТЬ ЭТО МЕСТНЫМ
• ОБСУЖДЕНИЕ НА NASATALK

Вулканы

Вулканы, парниковые газы и изменение температуры

Вулканы, парниковые газы и изменение температуры

Вы, наверное, уже слышали термин «парниковый газ» на уроках естествознания или в новостях и, возможно, задавались вопросом, что же такого особенного в этих газах. Вы узнали, что атмосфера — это газовый слой, окружающий Землю, и многие парниковые газы образуются естественным путем. Так в чем проблема?

А парниковый газ (ПГ) — любой газ в атмосфере, который поглощает (поглощает) и испускает (излучает) излучение в тепловом (инфракрасном) диапазоне длин волн.Парниковые газы вызывают парниковый эффект, что приводит к повышению температуры на Земле.

Источник: Национальный центр климатических данных-Палеоклиматология NOAA.

Парниковый эффект возникает, когда солнечное излучение достигает поверхности Земли. Когда солнечная энергия нагревает поверхность, часть тепловой энергии излучается обратно в атмосферу в виде инфракрасного излучения и обратно в космос. Но парниковые газы в атмосфере поглощают часть энергии инфракрасного излучения и «задерживают» ее в нижних слоях атмосферы. В космос излучается меньше тепла, и Земля теплее.

Многие парниковые газы встречаются в природе. Углекислый газ, метан, водяной пар и закись азота естественным образом присутствуют в атмосфере Земли. Другие, такие как хлорфторуглероды (CFC), гидрофторуглероды (HFC), перфторуглероды (PFC) и гексафторид серы (SF₆), сделаны человеком.

После промышленной революции концентрация парниковых газов в атмосфере росла. Рост населения и более широкое использование ископаемого топлива для производства энергии приводят к резкому увеличению выбросов парниковых газов, особенно CO.₂, и повышенные температуры.

Вулканы также выделяют парниковые газы. Наиболее распространенным газом, выделяющимся при извержениях вулканов, является водяной пар. Другие выбрасываемые газы включают двуокись углерода ( CO₂), диоксид серы ( SO₂), сероводород ( H₂S), монооксид углерода (CO), хлористый водород (HCl) и фтористый водород (HF).

Читайте о характеристиках и последствиях некоторых основных парниковых газов ниже. Используйте ссылки по теме и другие ресурсы в этом модуле, чтобы исследовать другие вулканические парниковые газы и их влияние на глобальный климат.

Водяной пар

Водяной пар является самым распространенным парниковым газом в атмосфере Земли. Изменения концентрации водяного пара в нашей атмосфере связаны не напрямую с индустриализацией, а с обратными связями, связанными с потеплением климата.Хотя круговорот воды хорошо изучен, петли обратной связи, связывающие круговорот воды и изменения климата, по большей части все еще плохо изучены.

Конечно, некоторые механизмы обратной связи принимаются. С повышением температуры атмосферы увеличивается испарение воды. Испаряемость увеличивается на всех участках водоемов — подземных водах, реках, ручьях, океанах, почвах. Поскольку воздух теплый, вода может «удерживать» больше влаги. Увеличенное количество водяного пара в атмосфере может затем поглощать больше тепловой энергии, излучаемой Землей, и это еще больше нагревает атмосферу. (Это называется петлей положительной обратной связи, потому что эффект увеличивается с каждой частью цикла.)

Водяной пар в конечном итоге конденсируется и образует облака. Облака могут отражать некоторое количество солнечной радиации и приводить к охлаждающему эффекту. Охлаждающий эффект, который это может иметь, является переменным, и его трудно точно измерить.

Углекислый газ

Две обсерватории в комплексе обсерваторий Мауна-Лоа на Гавайях. Изображение предоставлено: Земная обсерватория НАСА.

Углекислый газ является, пожалуй, наиболее широко изученным парниковым газом. Доктор Чарльз Килинг, американский ученый, начал записывать измерения содержания углекислого газа в атмосфере на вершине обсерватории Мауна-Лоа в 1958 году. Его исследования первыми предупредили мир об антропогенном (антропогенном) вкладе в глобальное потепление. Результатом его расширенных исследований стала знаменитая «Кривая Килинга», задокументировавшая продолжающееся накопление углекислого газа в атмосфере Земли.

Данные доктора Килинга и его команды также показали сильные сезонные колебания уровня углекислого газа. Пиковые уровни приходятся на конец зимы в Северном полушарии. Самые низкие уровни наблюдаются весной и в начале лета. Обратите внимание, что вариации можно объяснить, если учесть, что происходит с ростом растений в это время. Рост растений весной и в начале лета снижает выбросы CO в атмосферу.₂ через процесс фотосинтеза; зимой растения не могут оказывать такое же опосредующее действие, и атмосферный CO₂ поднимается.

Другие процессы влияют на CO₂ концентрации. Геологические (горные породы, почва) и гидрологические (вода) процессы и циклы также влияют как на выбросы, так и на поглощение углекислого газа из окружающей среды Земли. Антропогенные процессы изменили механизмы природного баланса. Концентрации были довольно стабильными на уровне 280 ppm (частей на миллион) до промышленной революции. Сейчас они колеблются в районе 370 частей на миллион и продолжают расти.

Концентрация углекислого газа в атмосфере (частей на миллион)

Данные, представленные на графике выше, были получены из атмосферных проб, содержащихся в ледяных кернах, и для недавнего времени из прямых атмосферных измерений. Этот график иллюстрирует долгосрочный CO₂ циклические вариации и подчеркивает причину беспокойства по поводу самых последних выбросов CO₂ уровней в атмосфере.
Источник: график NOAA на http://climate.nasa.gov/evidence/.

Метан

Метан выбрасывается в атмосферу как естественными, так и антропогенными источниками. Он высвобождается в средах с низким содержанием кислорода, таких как болота и трясины, а также через корни некоторых растений. Антропогенные источники увеличили выбросы метана за счет увеличения использования природного газа и добычи полезных ископаемых.

Прямые измерения содержания метана в атмосфере начались в конце 1970-х гг. С тех пор концентрации медленно увеличивались с колебаниями. Изображение: (справа) Глобальный метан (CH₄) концентрации выросли в 2007 г. Красная линия показывает тенденцию вместе с сезонными колебаниями. Черная линия указывает на тенденцию, возникающую при удалении сезонного цикла. Изображение предоставлено: NOAA.

Тропосферный озон

Озон образуется в результате реакции ультрафиолетового излучения и кислорода в стратосфере. Небольшая часть этого озона попадает через атмосферу на поверхность Земли. Слой воздуха рядом с поверхностью Земли называется тропосферой.В последние годы содержание озона в тропосфере увеличилось за счет облучения частицами выбросов от автомобилей и загрязнения от заводов. Озон вносит большой вклад в концентрацию фотохимического смога во многих городских районах.

Согласно некоторым исследованиям, после промышленной революции концентрация трофосферного озона возросла на 30 процентов. Межправительственная группа экспертов по изменению климата считает его третьим по важности парниковым газом (после углекислого газа и метана).

Оксид азота

Закись азота образуется в результате микробных (бактериальных) процессов в почве и воде. Использование удобрений с азотом и некоторые промышленные процессы также способствуют атмосферному азоту.₂О.

Хлорфторуглероды

Хлорфторуглероды (ХФУ) — это искусственные газы, используемые в качестве хладагентов, аэрозольных пропеллентов и чистящих растворов. Они могут разрушить стратосферный озон, и глобальные усилия по прекращению их производства оказались очень успешными. Уровни некоторых основных ХФУ в настоящее время снижаются.

Из-за длительного времени жизни в атмосфере некоторые концентрации будут оставаться в атмосфере более 100 лет. Они включают довольно много синтетических газов, известных как парниковые газы — газы, способные повышать температуру Земли. Другие синтетические газы, такие как CF₄ (карбонтетрафторид), SF₆ (гексафторид серы) и гидрофторуглероды (ГФУ) также представляют проблему как вещества, которые использовались для предотвращения разрушения озонового слоя, но которые, по мнению ученых из Исследовательской лаборатории системы Земли NOAA, могут все больше способствовать потеплению климата..

Аэрозоли

Хотя аэрозоли не являются парниковым газом, они могут влиять на температуру климата. Аэрозоли — это мелкие частицы в атмосфере из вулканов, дыма, пыли, промышленности и других источников. Аэрозоли могут поглощать и рассеивать радиацию. Это вызывает либо потепление, либо охлаждение, в зависимости от аэрозоля.Аэрозоли также играют важную роль в формировании облаков и поэтому могут влиять на круговорот воды и осадки.