Питання 32 - Парниковий ефект

Парніковий ефект - підвищення температури нижніх шарів атмосфери планети в порівнянні з ефективною температурою, тобто температурою теплового випромінювання планети, що спостерігається з космосу.

Причини

Зміна клімату — коливання клімату Землі загалом чи окремих її регіонів із часом, які у статистично достовірних відхиленнях параметрів погоди від багаторічних значень період від десятиліть до мільйонів років. Враховуються зміни середніх значень погодних параметрів, так і зміни частоти екстремальних погодних явищ. Вивченням змін клімату займається наука палеокліматології. Причиною зміни клімату є динамічні процеси Землі, зовнішні впливи, такі як коливання інтенсивності сонячного випромінювання, і з недавніх пір, діяльність людини. Зміни у сучасному кліматі (у бік потепління) зв.глобальне потепління.

Зміни клімату обумовлені змінами в земній атмосфері, процесами, що відбуваються в інших частинах Землі, таких як океани, льодовики, а також ефектами, що супроводжують діяльність людини. Зовнішні процеси, що формують клімат, – це зміни сонячної радіації та орбіти Землі.

зміна розмірів, рельєфу та взаємного розташування материків та океанів,
зміна світності Сонця,
зміни параметрів орбіти та осі Землі,
зміна прозорості та складу атмосфери, у тому числі зміна концентрації парникових газів (СО2 та CH4),
зміна відбивної здатності поверхні Землі (альбедо),
зміна кількості тепла, що є в глибинах океану

Обурення кліматуподіляють намінливість клімату, коливання клімату та зміни клімату.Під мінливістю клімату розуміють відносно короткочасні оборотні зміни з інтервалами, меншими, ніж інтервали, що використовуються для визначення клімату (кілька десятиліть). Обурення клімату з великими інтервалами відносять доколивань клімату, а якщо вони носять незворотний характер – дозмін клімату.

Мінливість погоди та обурення клімату. Мінливість погоди зазвичай протиставляється сталості клімату, що обгрунтовується сталістю формують його факторів.Насправді метеорологічний режимпід впливом як зовнішніх (кліматичних) факторів, так і під впливом зміни складу атмосфери, характеру океанічної та атмосферної циркуляції може змінюватись у будь-яких масштабах часу.

Так, найбільш постійним є надходження сонячної радіації на верхню межу атмосфери для Землі в цілому. Коливання сонячної постійної, за сучасними спостереженнями, вбирається у частки відсотка (0,1–0,3 %), і астрофізики поки що не допускають скільки-небудь значних її коливань. Однак у результаті зоряної еволюції сонячна постійна, за їхніми даними, має зростати приблизно на 5% за 1 млрд. років. Але вже прихід радіації до певних широт і півкуль у той чи інший сезон під впливом коливань елементів земної орбіти змінюється великі величини. Сильно змінюється баланс радіації у зв'язку із зміною складу атмосфери. Діяльна поверхня земної кулі теж залишається постійної. Змінюються співвідношення площ і розташування суші та океанів, швидкість обертання Землі та розташування полюсів. Змінюються площі, які займають сніг і льод, рельєф суші, рівень світового океану. Взаємодія атмосферної таокеанічної циркуляції з полярними льодами створює як короткочасні коливання погоди, а й обурення, що тривають до 10 тис. років, т. е. з часом кліматоутворюючі чинники змінюються. Внаслідок цього мав змінюватись і клімат.

Численні джерела інформації про клімати минулого свідчать про те, що згодом він змінювався і ці зміни були суттєвими.

Основні гіпотези, що пояснюють зміни та коливання клімату. Наукових робіт, присвячених пояснення причин зміни та коливання клімату Землі, досить багато. Нижче наводиться лише перелік основних гіпотез.

Космічні гіпотези, засновані на дії космічних факторів. Вони пояснюють зміни клімату коливаннями величини сонячної постійної, яка, своєю чергою, може змінюватися під впливом різних причин.
Астрономічні гіпотези. Вони вважають, що коливання клімату можуть відбуватися під впливом змін деяких астрономічних величин, саме: нахилу площині екліптики до площині земного екватора, зміни ексцентриситету земної орбіти та інших.
Геологічні гіпотези. З гіпотез, що пояснюють коливання клімату впливом геологічних причин, найбільший інтерес викликає гіпотеза, висунута В. Кеппеном та А. Вегенером. Автори цієї гіпотези вважають, що причиною коливань клімату в різні геологічні епохи були періодичні відхилення полюсів земної осі то в один, то в інший бік.
Гіпотеза, що пояснює коливання клімату зміною вмісту вуглекислоти у повітрі. Цей газ добре пропускає енергію, що випромінюється сонцем, і затримує довгохвильове випромінювання землі. Збільшення кількості вуглекислоти в повітрі може спричинити підвищення температури повітря, зменшенняа кількості її - зниження.

Однак, на думку багатьох дослідників, корінні зміни клімату відбуваються не під дією будь-якого одного фактора - космічного, астрономічного, геологічного та інших, а під впливом всіх цих факторів, що діють спільно.

Крім корінних змін, клімат зазнає щезміни, що мають тимчасовий характер. Ці зміни відбуваються за більш короткі періоди і виявляються менш різкою мірою. Так, можуть спостерігатися періодичні коливання в кількостях опадів та температури повітря за кілька десятків років та менше. Дослідження цієї періодичності показало, що сухі періоди з підвищеною температурою чергуються з вологими періодами зі зниженою температурою, причому ці коливання мають період 35 років. Однак пізніші дослідження показали, що коливання клімату справді існують, але період їх суворо не витримується. Періоди коливання клімату можуть бути довшими або коротшими.

Існуютьгіпотези, що пов'язують тимчасові зміни клімату з кількістю сонячних плям.Єгіпотези, що пов'язують тимчасові зміни клімату зі зміною атмосферної циркуляції, інтенсивність і тип якої сильно залежать від сонячної активності.

Вплив людини на клімат та мікроклімат. Можливість впливу людини на місцеві особливості клімату сумнівів не викликають. Вся історія людства пронизана прагненням захищатись від несприятливих погодних умов: холоду, спеки, сильного вітру, опадів тощо тощо.

Загалом виділяють три типи впливу людини на клімат:

1) ненавмисні впливи в процесі розвитку виробничоїдіяльності, які часто неусвідомлюються;

2) впливу в процесі перетворення природи для потреб господарства, коли такі наслідки, принаймні, локальні, більш менш відомі і як мікрокліматичні враховуються або навіть використовуються. До цього типу впливу можна віднести осушення та зрошення територій, снігозатримання на полях, створення захисних лісових смуг та ін;

3) великі на природне середовище. До цього типу впливу можна віднести розробку цілинних і залежних земель, створення водосховищ та ін. Наприклад, створення водоймищ викликає зміну над водоймищами сезонного ходу хмарності різних форм, змінює вітер і вертикальні струми (через зміну характеру діяльної поверхні). Зрештою це впливає і на опади.

Вплив урбанізації на клімат та мікроклімат. Розвиток міст та селищ викликає суттєву зміну мікроклімату. Сукупність міст густонаселеного промислового району впливає клімат. При цьому вплив на забруднення атмосфери та природного середовища простежується на багато сотень кілометрів від промислових районів. Все це пов'язано із чотирма групами факторів:

1) прямими викидами тепла та зміною радіаційного режиму;

2) викидами газів, твердих та рідких димових частинок, що утворюються головним чином за рахунок роботи промисловості, але також і комунікаційних установ, транспорту тощо;

3) зміною теплового балансу головним чином рахунок зменшення випаровування зважаючи на малу проникність води діяльної поверхні (тверді покриття вулиць, дахи будинків тощо. буд.) і більш швидкому стоку води. Змінюється тепловий баланс і за рахунок значно більшої теплопровідності тих самих покриттів вулиць, стін будівель, дахів тощо;

4) штучностворюваної рахунок міської забудови пересіченістю місцевості за більшої частці вертикальних поверхонь, що відрізняють міста від природного рельєфу, що призводить, зокрема, до взаємного затінення будинків.

Всі перераховані вище фактори діють у комплексі, хоча дещо неоднаково в різних умовах клімату та погоди. Дія більшості згаданих факторів несприятлива для природи та населення. Так, кількість тепла, що виділяється сучасними великими промисловими містами та зонами, нині, за деякими оцінками, може перевищувати природний приплив тепла від сонця. Зміна ж теплового балансу позначається на температурі та вологості повітря, на їхньому добовому та річному ході, на швидкості вітру тощо.

Вплив зміни складу атмосфери на клімат та мікроклімат. Зміна складу атмосфери на сучасному та передбачуваному в найближчі 50 років рівні розвитку промисловості вважається найбільш потужним фактором глобальної зміни клімату. Найбільш повно він вивчений для вуглекислоти, вплив концентрації якої на клімат багаторазово розраховувався за моделями, палеокліматичними аналогіями і навіть емпіричними даними про зміни сучасного клімату. Менше даних щодо впливу на клімат інших малих домішок.

Вплив концентрації вуглекислоти на температуру визначається переважно наступними її властивостями: перехопленням довгохвильового випромінювання, що йде із Землі, і зменшенням ефективного випромінювання біля земної поверхні. У цьому граничні температури зростають, а температура високих шарів атмосфери зменшується рахунок великих втрат на випромінювання. Цей ефект посилюється двома обставинами:

1) зростанням кількості водяної пари в атмосфері при потепліннях, що також перекриває довгохвильову радіацію;

2) відступомполярних льодів при потепліннях, що зменшує альбедо Землі щодо високих широтах.

Є й інші підрахунки зростання концентрації вуглекислоти у атмосфері. Проте за найскромнішими підрахунками її зростання до середини цього століття перевищить рівень 1975 р. у 1,5–2,0 разу.

При подвоєнні в атмосфері концентрації вуглекислоти різні розрахункові моделі дають зміну глобальної температури (підвищення її) від 1,7 до 3,5 ° С. На радянсько-американському нараді 1981 ці межі прийняті від 2 до 3 ° С як найбільш ймовірні.

Дослідження показали, що вирубування лісів є хоч і другорядним чинником зміни клімату, все ж таки вносить невеликий внесок у зростання глобальної температури і в деталі розподілу опадів на континентах.