O efeito estufa é um fenômeno no qual tudo o que entra na Terra calor solaré retido na superfície da Terra pelos chamados gases de efeito estufa ou gases de efeito estufa. Esses gases incluem os familiares dióxido de carbono e metano, cujo conteúdo na atmosfera está aumentando constantemente. Isto é facilitado principalmente não só pela queima de volumes gigantescos de combustível, mas também por uma série de outros factores, incluindo a desflorestação, as emissões de freons para a atmosfera, práticas agrícolas inadequadas e sobrepastoreio. O desmatamento é especialmente perigoso e indesejável. Conduzirá não só à erosão hídrica e eólica, perturbando assim a cobertura do solo, mas também continuará o declínio não renovável matéria orgânica biosfera, a mesma que absorve dióxido de carbono da atmosfera. De referir ainda que pelo menos 25% deste gás contido na atmosfera se deve à desflorestação injustificada nas zonas norte e sul. Ainda mais alarmantes são os dados segundo os quais o desmatamento e a queima de combustíveis emitem dióxido de carbono equilibrar um ao outro. As florestas também sofrem devido ao seu uso excessivo para recreação e recreação. Muitas vezes, a presença de turistas nesses casos leva a danos mecânicos às árvores e subsequentes doenças e morte. Visita em massa Também contribui para o pisoteio do solo e das camadas inferiores da vegetação.
A degeneração das florestas com poluição atmosférica significativa é muito perceptível. Cinzas volantes, carvão e pó de coque obstruem os poros das folhas, reduzem o acesso da luz às plantas e enfraquecem o processo de assimilação. A poluição do solo com emissões de pó metálico, pó de arsênico em combinação com superfosfato ou ácido sulfúrico envenena o sistema radicular das plantas, retardando seu crescimento. O dióxido de enxofre também é tóxico para as plantas. A vegetação é completamente destruída sob a influência de vapores e gases das fundições de cobre nas imediações. Os danos à vegetação, e principalmente às florestas, são causados pela precipitação ácida como resultado da propagação de compostos de enxofre ao longo de centenas e milhares de quilómetros. A precipitação ácida tem um efeito destrutivo regional nos solos florestais. Aparentemente, uma diminuição notável na biomassa florestal também se deve aos incêndios. É claro que as plantas são caracterizadas pelo processo de fotossíntese, durante o qual as plantas absorvem dióxido de carbono, que serve como biomassa, mas recentemente o nível de poluição aumentou tanto que as plantas não conseguem mais lidar com isso. Segundo os cientistas, todos os anos toda a vegetação terrestre absorve de 20 a 30 bilhões de toneladas de dióxido de carbono da atmosfera na forma de seu dióxido, e só a Amazônia absorve até 6 bilhões de toneladas. impurezas prejudiciais atmosfera. As algas desempenham um papel importante na absorção de dióxido de carbono.
Outro problema do mundo moderno em desenvolvimento dinâmico é a prática incorreta da agricultura, que em alguns casos utiliza o sistema de corte e queima, que ainda não foi eliminado nas regiões equatoriais, e o sobrepastoreio da pecuária, que leva ao mesmo solo compactação. O problema da combustão de combustíveis e da liberação de gases industriais perigosos, como os freons, também é tradicional.
História da pesquisa sobre efeito estufa
Um ponto de vista interessante foi apresentado pelo climatologista soviético N. I. Budyko em 1962. De acordo com seus cálculos, prevê-se que a concentração de CO 2 atmosférico aumente em 2000 para 380 partes por milhão, em 2025 - para 520 e em 2050. - até 750. A temperatura média anual do ar à superfície global aumentará, na sua opinião, em comparação com o seu valor no início do século XX. em 0,9 graus Celsius em 2000, em 1,8 graus em 2025 e em 2,8 graus em 2050. Ou seja, não devemos esperar glaciação.
Porém, o estudo do efeito estufa começou muito antes. A ideia do mecanismo do efeito estufa foi delineada pela primeira vez em 1827 por Joseph Fourier no artigo “Uma Nota sobre Temperaturas”. globo e outros planetas”, no qual ele considerou vários mecanismos de formação do clima da Terra, enquanto considerava ambos os fatores que influenciam o equilíbrio térmico geral da Terra (aquecimento por radiação solar, resfriamento devido à radiação, calor interno da Terra), e fatores que influenciam a transferência de calor e a temperatura zonas climáticas(condutividade térmica, circulação atmosférica e oceânica).
Ao considerar a influência da atmosfera no balanço de radiação, Fourier analisou o experimento do Sr. de Saussure com um recipiente coberto de vidro enegrecido por dentro. De Saussure mediu a diferença de temperatura dentro e fora de tal recipiente, colocado em linha reta luz solar. Fourier explicou o aumento da temperatura dentro de tal “miniestufa” em comparação com a temperatura externa pela ação de dois fatores: bloqueio da transferência de calor por convecção (o vidro impede a saída de ar aquecido de dentro e a entrada de ar frio de fora) e a diferente transparência do vidro na faixa visível e infravermelha.
Foi o último fator que recebeu o nome de efeito estufa na literatura posterior - absorvendo a luz visível, a superfície aquece e emite raios térmicos (infravermelhos); Como o vidro é transparente à luz visível e quase opaco à radiação térmica, o acúmulo de calor leva a um aumento na temperatura no qual o número de raios térmicos que passam pelo vidro é suficiente para estabelecer o equilíbrio térmico.
Fourier postulou que as propriedades ópticas da atmosfera terrestre são semelhantes às propriedades ópticas do vidro, ou seja, sua transparência na faixa infravermelha é inferior à transparência na faixa óptica.
As conclusões de outros geofísicos como VI Lebedev também são conhecidas. Ele acredita que um aumento na concentração de CO 2 no ar não deverá afetar em nada o clima terrestre, enquanto a produtividade da vegetação terrestre, e em particular das culturas de grãos, aumentará.
O físico B. M. Smirnov também aponta para a possibilidade de aumentar os rendimentos. Nesse sentido, ele considera o acúmulo de dióxido de carbono na atmosfera um fator benéfico para a humanidade.
Um ponto de vista diferente é o do chamado Clube de Roma, fundado em 1968 e os americanos chegaram à conclusão de que há um aumento gradual no número gases de efeito estufa na atmosfera. As opiniões de vários cientistas sobre a natureza cíclica do clima são interessantes, dizendo que existem séculos “quentes” e “frios”. Isso não quer dizer que estejam errados, porque cada um está certo à sua maneira. Ou seja, na climatologia moderna traçamos claramente 3 direções:
Otimista
Pessimista
Neutro
Causas do efeito estufa
Na balança moderna de consumo de matéria orgânica, 45% no nosso país pertence ao gás natural em termos de reservas das quais ocupamos o 1º lugar no mundo. A sua vantagem em comparação com outros combustíveis fósseis (óleo combustível, carvão, petróleo, etc.) é óbvia: tem um factor de emissão de dióxido de carbono inferior. No balanço mundial de combustível gás natural ocupa um papel muito mais modesto – apenas 25%. Atualmente, a concentração de dióxido de carbono na atmosfera é de 0,032% (nas cidades - 0,034%). Os médicos afirmam que a concentração de CO 2 no ar é inofensiva para a saúde humana até 1%, ou seja, a humanidade ainda tem tempo suficiente para resolver este problema. Os dados do Instituto RAS são interessantes. Assim, os relatórios anuais sobre problemas de poluição atmosférica fornecem dados de que a Rússia exala 3,12 mil milhões de toneladas de dióxido de carbono, sendo 1,84 kg por pessoa por dia. A maior parte do dióxido de carbono é emitida pelo carro. Somam-se a isso 500 milhões de toneladas provenientes de incêndios florestais, mas em geral na Rússia o nível de poluição é uma ordem de grandeza menor do que em países estrangeiros como os EUA. Mas o problema não se limita apenas ao dióxido de carbono. Os gases que criam efeito estufa também incluem vários outros, como o metano, por isso é muito importante poder determinar suas perdas reais durante a produção, transporte por dutos, distribuição em principais cidades e áreas povoadas, uso em usinas térmicas e elétricas. Deve-se notar que sua concentração permaneceu inalterada por muito tempo, e dos séculos XIX a XX começou a crescer rapidamente.
Segundo os cientistas, a quantidade de oxigênio na atmosfera diminui anualmente em mais de 10 milhões de toneladas. Se o seu consumo continuar nesse ritmo, dois terços da quantidade total de oxigênio livre na atmosfera e na hidrosfera se esgotarão em pouco mais de 100 mil anos. Conseqüentemente, o teor de dióxido de carbono na atmosfera atingirá concentrações excessivas.
Segundo pesquisas de cientistas russos, franceses e americanos, o nível total desses gases atingiu seu máximo histórico nos últimos 420 mil anos, superando até mesmo as emissões de origem natural, que incluem o vulcanismo e a liberação de hidratos do fundo do oceano. Prova disso são dados do “Pólo do Frio” da Rússia Estação Antártica Leste, onde os exploradores polares obtiveram um núcleo de gelo com uma espessura de 2.547 m, demonstrando claramente este ou dados semelhantes do Tibete glacial - um dos lugares mais altos do nosso planeta.
É preciso dizer que o efeito estufa natural sempre foi característico da Terra. É com isso que está ligado o clima milenar e não apenas cíclico. Vários cientistas também sugerem que são causadas por uma mudança na órbita da Terra em relação ao Sol, mas a inconsistência desta teoria é óbvia. Todos os anos o nosso planeta passa por 2 pontos de periélio e afélio, levando a uma mudança na órbita do planeta. No entanto, não ocorrem quaisquer mudanças significativas, com exceção da mudança das estações, característica de outros planetas terrestres como Marte. Mudanças em grande escala ocorrem extremamente raramente, por isso não há necessidade de falar sobre o papel predominante desse fator.
Desde o final do século XIX, tem havido um debate contínuo entre os ecocentristas, que acreditam que ocorreu uma quebra na ciclicidade com o início da industrialização, e os antropocentristas, que acreditam que este processo é influenciado não apenas pela atividade económica humana. Aqui, em primeiro lugar, é necessário notar a diferenciação das emissões. Afinal, mesmo os Estados Unidos emitem apenas 20% do nível global, e as emissões dos países do “terceiro mundo”, que depois de 1991 incluem a Rússia, não ultrapassam 10%.
Mas mesmo estando à parte deste debate, a evidência do aquecimento climático torna-se óbvia. Isto é confirmado por um simples fato. Em 1973, na URSS, em 7 de novembro - dia da Grande Revolução Socialista de Outubro, equipamentos de remoção de neve caminharam na frente de uma coluna de manifestantes, mas agora não há neve no início de dezembro e mesmo em janeiro! Continuando este tema, os geógrafos já incluíram 1990, 1995, 1997 e os últimos 2 anos na “lista dos mais quentes” dos últimos 600 anos. E, em geral, o século XX, apesar de uma série de custos, foi reconhecido como o “mais quente” dos últimos 1200 anos!
No entanto, aparentemente é assim que o homem funciona - a única criatura na Terra no sentido literal da palavra “serrar a árvore em que está sentado”. O que quero dizer é que as informações acima descobertas na América fazem pelo menos pensar, mas ao mesmo tempo, no sudeste deste país (Flórida), pântanos estão sendo drenados para a construção de casas de prestígio e plantações de cana-de-açúcar.
Possíveis consequências do efeito estufa
A natureza nunca perdoa erros. As alterações climáticas provocadas pelo efeito de estufa podem atingir e, em alguns casos, exceder as nossas expectativas mais loucas. Neste contexto, o mais perigoso e alarmante é o derretimento das calotas polares, em consequência de um aumento geral da temperatura em 5 graus. Como resultado, começarão reações em cadeia semelhantes ao “efeito dominó”. O derretimento das geleiras levará, em primeiro lugar, a um aumento no nível do Oceano Mundial em 5 a 7 metros, na melhor das hipóteses, e no futuro até 60 metros. Países inteiros desaparecerão, em particular países de baixa altitude, como o Bangladesh, a Dinamarca, os Países Baixos, e muitas cidades portuárias em todo o mundo, como Roterdão e Nova Iorque. Tudo isto conduzirá à segunda “grande migração de povos”, desta vez das zonas baixas, onde vivem, segundo estimativas da ONU, cerca de mil milhões de pessoas. Além disso, se nos últimos 250-300 anos o nível do Oceano Mundial aumentou em média 1 mm por ano, então na década de 20 do século XX. seu aumento atingiu 1,4-1,5 mm por ano, o que equivale a um aumento anual na massa de água oceânica em 520-540 metros cúbicos. km. Supõe-se que na década de 20 do século XXI. a taxa de aumento do nível dos oceanos excederá 0,5 cm por ano. Um aumento na massa de água afetará a sismicidade em diferentes áreas do planeta. Até 2030, a Corrente do Golfo desaparecerá como corrente. A consequência disto será uma diminuição do contraste entre Norte e Sul.
Outros ecossistemas existentes também mudarão. Em particular, devido à mudança no achatamento do planeta em África e na Ásia, os rendimentos das colheitas cairão e o risco de inundações catastróficas aumentará na Europa e na costa leste dos Estados Unidos, onde também ocorrerá a erosão costeira. Assim, ocorrerão uma série de mudanças climáticas catastroficamente radicais no Reino Unido, incluindo um aumento múltiplo na frequência de verões quentes e secos semelhantes ao verão de 1995. Dois desses verões consecutivos levarão à seca, ao fracasso das colheitas e à fome. Aquitânia, Gasconha e Normandia desaparecerão do mapa da França. No lugar de Paris haverá um oceano. A espada de Dâmocles paira sobre Veneza. Secas severas engolirão a Austrália, os estados do Texas, da Califórnia e a sofrida Flórida. Onde a chuva era muito rara, ela se tornará ainda mais rara; em outras áreas mais úmidas, a quantidade de precipitação aumentará ainda mais. As temperaturas médias anuais na Argélia aumentarão, as geleiras no Cáucaso e nos Alpes desaparecerão e no Himalaia e nos Andes diminuirão em 1/5, o permafrost desaparecerá na Rússia, pondo em causa a existência de cidades do norte. A Sibéria mudará radicalmente. Os vales de muitos rios como o Rio Grande, Magdalena, Amazonas e Paraná desaparecerão. O Canal do Panamá perderá importância. Portanto, se concordarmos com os cálculos de alguns cientistas, então no final do primeiro quartel do século XXI. Como resultado do aquecimento causado pelo aumento da concentração de CO 2 na atmosfera, o clima de Moscou será semelhante ao clima moderno da Transcaucásia úmida.
Haverá uma reestruturação de todo o sistema de circulação atmosférica com correspondentes alterações no regime térmico e na umidificação. O processo de reforma começará zonas geográficas com sua “mudança” para latitudes mais altas em uma distância de até 15 graus. Deve-se levar em conta que a atmosfera é um sistema muito dinâmico e pode mudar com extrema rapidez; Quanto aos demais componentes da geosfera, são mais conservadores. Assim, são necessárias centenas de anos para que ocorram mudanças radicais na cobertura do solo. Uma situação é possível quando os solos mais férteis, por exemplo, chernozems, se encontrarão em condições climáticas desérticas, e as terras já alagadas e pantanosas da taiga receberão ainda mais precipitação. As áreas desérticas podem aumentar dramaticamente. Na verdade, mesmo actualmente, os processos de desertificação estão a desenvolver-se em 50-70 mil metros quadrados. km de áreas cultivadas. O aquecimento levará a um aumento no número de ciclones, incluindo furacões. É também importante que certas populações animais possam simplesmente desaparecer da face da Terra, enquanto algumas outras possam diminuir catastroficamente. Não há dúvida de que a promoção de florestas tropicais e zonas subtropicais levará a uma expansão dos habitats de micróbios e bactérias patogênicas. A energia também incorrerá em custos significativos. Nem tudo estava tão ruim se não fosse a velocidade de tudo que estava acontecendo. Uma pessoa não tem tempo para se adaptar às novas condições, porque há 50 séculos, quando um fenômeno semelhante foi observado, não havia fatores que o acelerassem dezenas ou mesmo centenas de vezes. Especialmente a este respeito, os países em desenvolvimento que apenas começaram a criar as suas próprias economias sofrem.
Por outro lado, o aquecimento promete-nos grandes oportunidades das quais as pessoas talvez ainda não tenham consciência. Não há necessidade de refutar imediatamente essas poucas afirmações. Afinal, o homem, segundo Vernadsky, “uma grande força geológica”, pode reorganizar sua economia de uma nova forma, para a qual a natureza, por sua vez, proporcionará grandes oportunidades. Assim, as florestas deslocar-se-ão mais para norte e cobrirão, em particular, todo o Alasca; a abertura dos rios no Hemisfério Norte ocorrerá 2 semanas antes em comparação com o mesmo período do século XIX. Isso dará um “novo fôlego” à navegação fluvial. Os agrônomos não serão, sem dúvida, contra o aumento da estação de crescimento das plantas na Europa em 1 mês; haverá mais madeira. Existem cálculos de físicos segundo os quais, quando a concentração de CO 2 na atmosfera dobrar, a temperatura do ar não aumentará mais que 0,04 graus Celsius. Assim, é mais provável que um aumento na concentração de CO 2 numa tal escala seja benéfico para a produção agrícola, porque deve ser acompanhado por um aumento na intensidade da fotossíntese (em 2-3%).
As aves migratórias chegarão mais cedo e permanecerão conosco por mais tempo do que agora. Os Invernos tornar-se-ão significativamente mais quentes e os Verões tornar-se-ão mais longos e mais quentes; a estação de aquecimento será objectivamente encurtada nas cidades onde o aquecimento será em média de cerca de 3 graus. Na Rússia, a agricultura no futuro pode mover-se para o norte, como queria N.S. Khrushchev, mas o mais importante é que a Rússia será capaz de elevar estas regiões, destruídas pelas reformas liberais dos anos 90, ligando-as numa única estrada. rede estamos falando sobre sobre a construção de um fundamentalmente novo estrada de ferro de Yakutsk até Anadyr e Alasca através do Estreito de Bering e a possível continuação dos já existentes, como a Rodovia Transpolar.
Introdução
1. Efeito estufa: informações históricas e razões
1.1. Informação histórica
1.2. Causas
2. Efeito estufa: mecanismo de formação, fortalecimento
2.1. O mecanismo do efeito estufa e seu papel na biosfera
processos
2.2. Aumento do efeito estufa na era industrial
3. Consequências do aumento do efeito estufa
Conclusão
Lista de literatura usada
Introdução
A principal fonte de energia que sustenta a vida na Terra é a radiação solar - radiação eletromagnética do Sol que penetra na atmosfera terrestre. A energia solar também suporta todos os processos atmosféricos que determinam a mudança das estações: primavera-verão-outono-inverno, bem como as mudanças nas condições climáticas.
Cerca de metade da energia do Sol vem da parte visível do espectro, que percebemos como luz solar. Essa radiação passa livremente pela atmosfera terrestre e é absorvida pela superfície das terras e dos oceanos, aquecendo-os. Mas afinal, a radiação solar atinge a Terra todos os dias há muitos milênios, por que, neste caso, a Terra não superaquece e se transforma em um pequeno Sol?
O fato é que a terra, a superfície da água e a atmosfera, por sua vez, também emitem energia, apenas de uma forma ligeiramente diferente - como infravermelho invisível ou radiação térmica.
Em média é suficiente muito tempo V espaço Exatamente tanta energia é emitida na forma de radiação infravermelha quanto entra na forma de luz solar. Assim, o equilíbrio térmico do nosso planeta é estabelecido. A questão toda é a que temperatura esse equilíbrio será estabelecido. Se não houvesse atmosfera, temperatura média A temperatura da Terra seria de -23 graus. O efeito protetor da atmosfera, que absorve parte da radiação infravermelha da superfície terrestre, faz com que na realidade esta temperatura seja de +15 graus. O aumento da temperatura é consequência do efeito estufa na atmosfera, que se intensifica com o aumento da quantidade de dióxido de carbono e vapor d'água na atmosfera. Esses gases absorvem melhor a radiação infravermelha.
Nas últimas décadas, a concentração de dióxido de carbono na atmosfera tem aumentado cada vez mais. Isso acontece porque; que o volume de queima de combustíveis fósseis e madeira aumenta a cada ano. Como resultado, a temperatura média do ar na superfície da Terra aumenta cerca de 0,5 graus por século. Se a actual taxa de combustão de combustíveis e, portanto, o aumento das concentrações de gases com efeito de estufa, continuar no futuro, então, de acordo com algumas previsões, espera-se um aquecimento climático ainda maior no próximo século.
1. Efeito estufa: informações históricas e causas
1.1. Informação histórica
A ideia do mecanismo do efeito estufa foi delineada pela primeira vez em 1827 por Joseph Fourier no artigo “Uma Nota sobre as Temperaturas do Globo e de Outros Planetas”, no qual ele considerou vários mecanismos para a formação do clima da Terra, enquanto ele considerava ambos os fatores que influenciam o equilíbrio térmico geral da Terra ( aquecimento por radiação solar, resfriamento devido à radiação, calor interno da Terra), bem como fatores que influenciam a transferência de calor e as temperaturas das zonas climáticas (condutividade térmica, atmosférica e oceânica circulação).
Ao considerar a influência da atmosfera no balanço de radiação, Fourier analisou o experimento do Sr. de Saussure com um recipiente coberto de vidro enegrecido por dentro. De Saussure mediu a diferença de temperatura entre o interior e o exterior de uma embarcação exposta à luz solar direta. Fourier explicou o aumento da temperatura dentro de tal “miniestufa” em comparação com a temperatura externa pela ação de dois fatores: bloqueio da transferência de calor por convecção (o vidro impede a saída de ar aquecido de dentro e a entrada de ar frio de fora) e a diferente transparência do vidro na faixa visível e infravermelha.
Foi o último fator que recebeu o nome de efeito estufa na literatura posterior - absorvendo a luz visível, a superfície aquece e emite raios térmicos (infravermelhos); Como o vidro é transparente à luz visível e quase opaco à radiação térmica, o acúmulo de calor leva a um aumento na temperatura no qual o número de raios térmicos que passam pelo vidro é suficiente para estabelecer o equilíbrio térmico.
Fourier postulou que as propriedades ópticas da atmosfera terrestre são semelhantes às propriedades ópticas do vidro, ou seja, sua transparência na faixa infravermelha é inferior à transparência na faixa óptica.
1.2. Causas
A essência do efeito estufa é a seguinte: a Terra recebe energia do Sol, principalmente na parte visível do espectro, e ela própria irradia para o espaço sideral, principalmente raios infravermelhos.
No entanto, muitos gases contidos em sua atmosfera - vapor d'água, CO2, metano, óxido nitroso, etc. - são transparentes aos raios visíveis, mas absorvem ativamente os raios infravermelhos, retendo assim parte do calor da atmosfera.
Nas últimas décadas, o conteúdo de gases de efeito estufa na atmosfera aumentou muito. Também surgiram novas substâncias, anteriormente inexistentes, com espectro de absorção de “estufa” - principalmente fluorocarbonos.
Os gases que causam o efeito estufa não são apenas o dióxido de carbono (CO2). Estes também incluem metano (CH4), óxido nitroso (N2O), hidrofluorocarbonetos (HFCs), perfluorocarbonos (PFCs), hexafluoreto de enxofre (SF6). No entanto, é a combustão de combustíveis hidrocarbonetos, acompanhada pela libertação de CO2, que é considerada a principal causa da poluição.
A razão para o rápido aumento na quantidade de gases de efeito estufa é óbvia - a humanidade agora queima tanto combustível fóssil por dia quanto foi formado ao longo de milhares de anos durante a formação de depósitos de petróleo, carvão e gás. A partir deste “empurrão” o sistema climático saiu do “equilíbrio” e vemos número maior fenômenos negativos secundários: principalmente dias quentes, secas, inundações, mudanças bruscas de clima, e é isso que causa os maiores danos.
Segundo os investigadores, se nada for feito, as emissões globais de CO2 quadruplicarão nos próximos 125 anos. Mas não devemos esquecer que uma parte significativa das futuras fontes de poluição ainda não foi construída. Nos últimos cem anos, as temperaturas no hemisfério norte aumentaram 0,6 graus. O aumento de temperatura previsto para o próximo século será entre 1,5 e 5,8 graus. A opção mais provável é 2,5-3 graus.
No entanto, as alterações climáticas não se limitam ao aumento das temperaturas. As mudanças também afetam outros fenômenos climáticos. Não apenas o calor extremo, mas também fortes geadas repentinas, inundações, lama, tornados e furacões são explicados pelos efeitos do aquecimento global. O sistema climático é demasiado complexo para se esperar que mude de forma uniforme e uniforme em todas as partes do planeta. E perigo principal Os cientistas hoje veem precisamente o aumento dos desvios dos valores médios - flutuações de temperatura significativas e frequentes.
2. Efeito estufa: mecanismo, melhoria
2.1 O mecanismo do efeito estufa e seu papel nos processos da biosfera
A principal fonte de vida e de todos os processos naturais da Terra é a energia radiante do Sol. Energia radiação solar de todos os comprimentos de onda que chegam ao nosso planeta por unidade de tempo por unidade de área perpendicular aos raios solares é chamada de constante solar e é 1,4 kJ/cm2. Isto é apenas um dois bilionésimos da energia emitida pela superfície do Sol. Da quantidade total de energia solar que entra na Terra, a atmosfera absorve -20%. Aproximadamente 34% da energia que penetra profundamente na atmosfera e atinge a superfície da Terra é refletida pelas nuvens atmosféricas, pelos aerossóis nelas contidos e pela própria superfície da Terra. Assim, -46% da energia solar atinge a superfície terrestre e é por ela absorvida. Por sua vez, a superfície da terra e da água emite radiação infravermelha (térmica) de ondas longas, que parte vai para o espaço e parte permanece na atmosfera, sendo retida pelos gases incluídos em sua composição e aquecendo as camadas de ar terrestres. Este isolamento da Terra do espaço exterior criou condições favoráveis para o desenvolvimento dos organismos vivos.
A natureza do efeito estufa das atmosferas se deve à sua diferente transparência nas faixas do visível e do infravermelho distante. A faixa de comprimento de onda de 400-1500 nm (luz visível e infravermelho próximo) é responsável por 75% da energia da radiação solar; a maioria dos gases não absorve nesta faixa; A dispersão de Rayleigh em gases e a dispersão em aerossóis atmosféricos não impedem que a radiação desses comprimentos de onda penetre nas profundezas das atmosferas e atinja a superfície dos planetas. A luz solar é absorvida pela superfície do planeta e sua atmosfera (especialmente a radiação nas regiões UV e IR próximas) e os aquece. A superfície aquecida do planeta e a atmosfera emitem na faixa do infravermelho distante: por exemplo, no caso da Terra (), 75% da radiação térmica cai na faixa de 7,8-28 mícrons, para Vênus - 3,3-12 mícrons.
A atmosfera contendo gases que absorvem nesta região do espectro (os chamados gases de efeito estufa - H2O, CO2, CH4, etc.) é significativamente opaca para tal radiação direcionada de sua superfície para o espaço sideral, ou seja, possui um grande espessura óptica. Devido a essa opacidade, a atmosfera torna-se um bom isolante térmico, o que, por sua vez, leva ao fato de que a reirradiação da energia solar absorvida para o espaço sideral ocorre nas camadas superiores frias da atmosfera. Como resultado, o a temperatura efetiva da Terra como radiador é inferior à temperatura de sua superfície.
Assim, a radiação térmica retardada proveniente da superfície terrestre (como uma película sobre uma estufa) recebeu o nome figurativo de efeito estufa. Os gases que retêm a radiação térmica e impedem que o calor escape para o espaço são chamados de gases de efeito estufa. Graças ao efeito de estufa, a temperatura média anual na superfície da Terra durante o último milénio foi de aproximadamente 15°C. Sem o efeito estufa, esta temperatura cairia para -18°C e a existência de vida na Terra se tornaria impossível. O principal gás de efeito estufa na atmosfera é o vapor d'água, que retém 60% da radiação térmica da Terra. O conteúdo de vapor d'água na atmosfera é determinado pelo ciclo planetário da água e (com fortes flutuações latitudinais e altitudinais) é quase constante. Aproximadamente 40% da radiação térmica da Terra é capturada por outros gases de efeito estufa, incluindo mais de 20% pelo dióxido de carbono. Básico fontes naturais CO2 na atmosfera – erupções vulcânicas e incêndios florestais naturais. No início da evolução geobioquímica da Terra, o dióxido de carbono entrou no Oceano Mundial através de vulcões subaquáticos, saturou-o e foi liberado na atmosfera. Ainda não existem estimativas precisas da quantidade de CO2 na atmosfera nas fases iniciais do seu desenvolvimento. Com base nos resultados da análise de rochas basálticas de dorsais subaquáticas no Pacífico e Oceanos Atlânticos O geoquímico americano D. Marais concluiu que o teor de CO2 na atmosfera no primeiro bilhão de anos de sua existência era mil vezes maior do que o atual - cerca de 39%. Então a temperatura do ar em camada de solo atingiu quase 100°C e a temperatura da água no Oceano Mundial aproximava-se do ponto de ebulição (o efeito “superestufa”). Com o advento dos organismos fotossintéticos e dos processos químicos de fixação do dióxido de carbono, um poderoso mecanismo de remoção de CO2 da atmosfera e do oceano para as rochas sedimentares começou a operar. O efeito estufa começou a diminuir gradativamente até que o equilíbrio da biosfera atingiu aquele que existia antes da era da industrialização e que corresponde ao teor mínimo de dióxido de carbono na atmosfera - 0,03%. Na ausência de emissões antrópicas, o ciclo do carbono da biota terrestre e aquática, hidrosfera, litosfera e atmosfera estava em equilíbrio. A liberação de dióxido de carbono na atmosfera devido à atividade vulcânica é estimada em 175 milhões de toneladas por ano. A precipitação na forma de carbonatos acumula cerca de 100 milhões de toneladas.A reserva oceânica de carbono é grande - é 80 vezes maior que a atmosférica. Três vezes mais carbono do que na atmosfera está concentrado na biota e, com o aumento do CO2, aumenta a produtividade da vegetação terrestre.
Muitas pessoas provavelmente notaram que os invernos recentemente não se tornaram tão frios e gelados como antigamente. E muitas vezes em Ano Novo, e no Natal (católico e ortodoxo), em vez da neve habitual, chove. O culpado pode muito bem ser um fenómeno climático como o efeito de estufa na atmosfera terrestre, que é um aumento da temperatura da superfície do nosso planeta devido ao aquecimento das camadas inferiores da atmosfera através da acumulação de gases com efeito de estufa. Como consequência de tudo isto, ocorre um aquecimento global gradual. Este problema não é tão novo, mas recentemente, com o desenvolvimento da tecnologia, surgiram muitas novas fontes que alimentam o efeito estufa global.
O efeito estufa ocorre pelos seguintes motivos:
Talvez o principal dano do efeito estufa sejam as mudanças climáticas irreversíveis e, como consequência, o impacto negativo delas: evaporação dos mares em algumas partes da Terra (por exemplo, o desaparecimento do Mar de Aral) e, inversamente, inundações em outras. .
O que pode causar inundações e como está relacionado o efeito estufa? O facto é que, devido ao aumento das temperaturas na atmosfera, os glaciares da Antárctida e do Árctico estão a derreter, aumentando assim o nível dos oceanos do mundo. Tudo isto leva ao seu avanço gradual para terra firme e ao possível desaparecimento no futuro de uma série de ilhas da Oceania.
Áreas que recebem pouca umidade precipitação, devido ao efeito estufa, tornam-se muito secos e praticamente impróprios para a vida. A perda de colheitas dá origem à fome e a uma crise alimentar; assistimos agora a este problema em vários países africanos, onde a seca está a causar uma verdadeira catástrofe humanitária.
Além do mais influência negativa no clima, o efeito de estufa pode ter impacto na nossa saúde. Então, no verão, por conta disso, ocorre cada vez mais calor anormal, o que a cada ano aumenta o número de pessoas com doenças do aparelho cardiovascular. Mais uma vez, devido ao calor, a pressão arterial das pessoas aumenta ou, pelo contrário, diminui, ataques cardíacos e ataques de epilepsia, desmaios e insolações ocorrem com mais frequência, e todos estes são resultados do efeito estufa.
Existe algum benefício do efeito estufa? Vários cientistas acreditam que um fenômeno como o efeito estufa sempre existiu desde o nascimento da Terra, e seus benefícios como “aquecimento adicional” do planeta são inegáveis, porque como resultado de um desses aquecimentos, a própria vida uma vez surgiu. Mas, novamente, aqui podemos lembrar a sábia frase de Paracelso de que a diferença entre remédio e veneno está apenas na quantidade. Ou seja, o efeito estufa só é útil em pequenas quantidades, quando a concentração dos gases que provocam o efeito estufa na atmosfera não é alta. Quando se torna significativo, esse fenômeno climático passa de uma espécie de remédio a um verdadeiro veneno perigoso.
Para superar um problema, é preciso eliminar suas causas. No caso do efeito estufa, as fontes que provocam o aquecimento global também devem ser eliminadas. Em nossa opinião, antes de mais nada, é preciso acabar com o desmatamento e, pelo contrário, plantar novas árvores, arbustos e criar jardins de forma mais ativa.
A recusa dos carros a gasolina, a transição gradual para os carros eléctricos ou mesmo para as bicicletas (boas para a saúde e para o ambiente) é também um pequeno passo na luta contra o efeito de estufa. E se muitas pessoas conscientes derem este passo, então será um progresso significativo para melhorar a ecologia do planeta Terra - a nossa casa comum.
Os cientistas também estão desenvolvendo um novo combustível alternativo que será ecologicamente correto, mas ainda não se sabe quando ele aparecerá e se tornará onipresente.
E, finalmente, você pode citar o sábio líder indiano White Cloud, da tribo Ayoko: “Só depois que a última árvore for cortada, só depois que o último peixe for capturado e o último rio for envenenado, só então você entenderá que o dinheiro não pode ser comido."
E finalmente temático documentário sobre o efeito estufa.
Gases de efeito estufa são gases que se acredita causarem o efeito estufa global.
Os principais gases com efeito de estufa, por ordem do seu impacto estimado no equilíbrio térmico da Terra, são o vapor de água, o dióxido de carbono, o metano, o ozono, os halocarbonos e o óxido nitroso.
vapor de água
O vapor d'água é o principal gás natural do efeito estufa, responsável por mais de 60% do efeito. O impacto antropogênico direto nesta fonte é insignificante. Ao mesmo tempo, um aumento na temperatura da Terra causado por outros fatores aumenta a evaporação e a concentração total de vapor d'água na atmosfera a um nível quase constante. humidade relativa, o que, por sua vez, aumenta o efeito estufa. Assim, ocorre algum feedback positivo.
Metano
Uma gigantesca erupção de metano acumulado sob o fundo do mar há 55 milhões de anos aqueceu a Terra em 7 graus Celsius.
A mesma coisa pode acontecer agora - esta suposição foi confirmada por pesquisadores da NASA. Usando simulações computacionais de climas antigos, eles tentaram compreender melhor o papel do metano nas mudanças climáticas. Hoje em dia, a maior parte da investigação sobre o efeito de estufa centra-se no papel do dióxido de carbono neste efeito, embora o potencial do metano para reter calor na atmosfera exceda em 20 vezes a capacidade do dióxido de carbono.
Variado Eletrodomésticos, operando a gás, contribuem para o aumento do teor de metano na atmosfera
Nos últimos 200 anos, o metano na atmosfera mais do que duplicou devido à decomposição de matéria orgânica em pântanos e planícies húmidas, bem como a fugas de objectos construídos pelo homem, tais como gasodutos, minas de carvão, aumento da irrigação e libertação de gases provenientes de gado. Mas há outra fonte de metano – matéria orgânica em decomposição nos sedimentos oceânicos, preservada congelada sob o fundo do mar.
Geralmente Baixas temperaturas E alta pressão manter o metano no fundo do oceano num estado estável, mas nem sempre foi assim. Durante períodos de aquecimento global, como o máximo térmico do Paleoceno tardio, que ocorreu há 55 milhões de anos e durou 100 mil anos, o movimento das placas litosféricas, em particular do subcontinente indiano, levou a uma queda na pressão sobre solo oceânico e poderia causar uma grande liberação de metano. À medida que a atmosfera e os oceanos começassem a aquecer, as emissões de metano poderiam aumentar. Alguns cientistas acreditam que o actual aquecimento global poderá levar ao mesmo cenário - se o oceano aquecer significativamente.
Quando o metano entra na atmosfera, ele reage com as moléculas de oxigênio e hidrogênio para criar dióxido de carbono e vapor de água, cada um dos quais pode causar o efeito estufa. De acordo com previsões anteriores, todo o metano emitido se transformará em dióxido de carbono e água em cerca de 10 anos. Se isto for verdade, então o aumento das concentrações de dióxido de carbono será a principal causa do aquecimento do planeta. No entanto, as tentativas de confirmar o raciocínio com referências ao passado não tiveram sucesso - não foram encontrados vestígios de um aumento na concentração de dióxido de carbono há 55 milhões de anos.
Os modelos utilizados no novo estudo mostraram que quando o nível de metano na atmosfera aumenta acentuadamente, o conteúdo de oxigênio e hidrogênio reagindo com o metano diminui (até que a reação pare), e o metano restante permanece no ar por centenas de anos, tornando-se ela própria uma causa do aquecimento global. E essas centenas de anos são suficientes para aquecer a atmosfera, derreter o gelo dos oceanos e mudar todo o sistema climático.
As principais fontes antropogénicas de metano são a fermentação digestiva na pecuária, a cultura do arroz e a queima de biomassa (incluindo a desflorestação). Como estudos recentes mostraram, crescimento rápido concentrações de metano na atmosfera ocorreram no primeiro milénio d.C. (presumivelmente como resultado da expansão da produção agrícola e da pecuária e da queima de florestas). Entre 1000 e 1700, as concentrações de metano caíram 40%, mas começaram a aumentar novamente nos últimos séculos (presumivelmente como resultado da expansão de terras aráveis e pastagens e da queima de florestas, do uso de madeira para aquecimento, do aumento do número de gado, do esgoto , e cultivo de arroz). Alguma contribuição para o fornecimento de metano vem de vazamentos durante o desenvolvimento do campo carvão e gás natural, bem como emissões de metano provenientes do biogás gerado em locais de eliminação de resíduos
Dióxido de carbono
As fontes de dióxido de carbono na atmosfera da Terra são as emissões vulcânicas, a atividade vital dos organismos e a atividade humana. As fontes antropogénicas incluem a combustão de combustíveis fósseis, a queima de biomassa (incluindo a desflorestação) e alguns processos industriais (por exemplo, a produção de cimento). Os principais consumidores de dióxido de carbono são as plantas. Normalmente, a biocenose absorve aproximadamente a mesma quantidade de dióxido de carbono que produz (inclusive por meio da decomposição da biomassa).
A influência do dióxido de carbono na intensidade do efeito estufa.
Ainda há muito a aprender sobre o ciclo do carbono e o papel dos oceanos do mundo como vasto reservatório de dióxido de carbono. Como mencionado acima, todos os anos a humanidade adiciona 7 mil milhões de toneladas de carbono sob a forma de CO 2 aos 750 mil milhões de toneladas existentes. Mas apenas cerca de metade das nossas emissões – 3 mil milhões de toneladas – permanecem no ar. Isto pode ser explicado pelo fato de que a maior parte do CO 2 é utilizada pelas plantas terrestres e marinhas, fica enterrada em rochas sedimentares marinhas e é absorvida água do mar ou de outra forma absorvido. Desta grande porção de CO 2 (cerca de 4 mil milhões de toneladas), o oceano absorve cerca de dois mil milhões de toneladas de dióxido de carbono atmosférico todos os anos.
Tudo isto aumenta o número de perguntas sem resposta: Como exatamente? água do mar interage com ar atmosférico, absorvendo CO 2? Quanto mais carbono podem os mares absorver e que nível de aquecimento global poderá afectar a sua capacidade? Qual é a capacidade dos oceanos de absorver e armazenar o calor retido pelas alterações climáticas?
O papel das nuvens e das partículas suspensas nas correntes de ar chamadas aerossóis não é fácil de levar em conta na construção de um modelo climático. As nuvens estão sombreando superfície da Terra, levando ao resfriamento, mas dependendo de sua altura, densidade e outras condições, também podem reter o calor refletido da superfície terrestre, aumentando a intensidade do efeito estufa. O efeito dos aerossóis também é interessante. Alguns deles modificam o vapor d’água, condensando-o em pequenas gotículas que formam nuvens. Estas nuvens são muito densas e obscurecem a superfície da Terra durante semanas. Ou seja, eles bloqueiam a luz solar até cair com a precipitação.
O efeito combinado pode ser enorme: a erupção do Monte Pinatuba, nas Filipinas, em 1991, libertou um volume colossal de sulfatos na estratosfera, causando uma queda mundial na temperatura que durou dois anos.
Assim, a nossa própria poluição, causada principalmente pela queima de carvão e óleos contendo enxofre, pode compensar temporariamente os efeitos do aquecimento global. Os especialistas estimam que os aerossóis reduziram o aquecimento em 20% durante o século XX. Em geral, as temperaturas têm aumentado desde a década de 1940, mas caíram desde 1970. O efeito aerossol pode ajudar a explicar o arrefecimento anómalo de meados do século passado.
Em 2006, as emissões de dióxido de carbono na atmosfera ascenderam a 24 mil milhões de toneladas. Um grupo muito activo de investigadores argumenta contra a ideia de que a actividade humana é uma das causas do aquecimento global. Para ela, o principal são os processos naturais das mudanças climáticas e do aumento da atividade solar. Mas, segundo Klaus Hasselmann, chefe do Centro Climatológico Alemão em Hamburgo, apenas 5% podem ser explicados por causas naturais, e os restantes 95% são factores provocados pela actividade humana.
Alguns cientistas também não associam o aumento do CO 2 ao aumento da temperatura. Os cépticos dizem que se o aumento das temperaturas for atribuído ao aumento das emissões de CO2, as temperaturas devem ter aumentado durante o boom económico do pós-guerra, quando os combustíveis fósseis foram queimados em enormes quantidades. No entanto, Jerry Mallman, diretor do Laboratório Geofísico de Dinâmica de Fluidos, calculou que o aumento do uso de carvão e petróleo aumentou rapidamente o teor de enxofre na atmosfera, causando resfriamento. Depois de 1970, o efeito térmico de longos vida útil O CO 2 e o metano suprimiram os aerossóis de decomposição rápida, causando o aumento das temperaturas. Assim, podemos concluir que a influência do dióxido de carbono na intensidade do efeito estufa é enorme e inegável.
No entanto, o aumento do efeito estufa pode não ser catastrófico. Na verdade, as altas temperaturas podem ser bem-vindas onde são bastante raras. Desde 1900, o maior aquecimento foi observado entre 40 e 70 0 de latitude norte, incluindo a Rússia, a Europa e a parte norte dos Estados Unidos, onde as emissões industriais de gases com efeito de estufa começaram mais cedo. A maior parte do aquecimento ocorre à noite, principalmente devido ao aumento da cobertura de nuvens, que retém o calor que sai. Como resultado, a época de semeadura foi prorrogada por uma semana.
Além disso, o efeito estufa pode ser uma boa notícia para alguns agricultores. Altas concentrações de CO 2 podem ter um efeito positivo nas plantas porque as plantas utilizam dióxido de carbono durante a fotossíntese, convertendo-o em tecido vivo. Portanto, mais plantas significam maior absorção de CO 2 da atmosfera, desacelerando o aquecimento global.
Este fenômeno foi estudado por especialistas americanos. Eles decidiram criar um modelo de mundo com o dobro da quantidade de CO 2 no ar. Para isso eles usaram um garoto de quatorze anos floresta de pinheiros no norte da Califórnia. O gás era bombeado através de canos instalados entre as árvores. A fotossíntese aumentou 50-60%. Mas o efeito logo se tornou o oposto. As árvores sufocantes não conseguiam lidar com tais volumes de dióxido de carbono. A vantagem no processo de fotossíntese foi perdida. Este é outro exemplo de como a manipulação humana leva a resultados inesperados.
Mas estes pequenos aspectos positivos do efeito estufa não podem ser comparados com os negativos. Leve pelo menos a experiência com floresta de pinheiros, onde o volume de CO 2 duplicou e, até ao final deste século, prevê-se que a concentração de CO 2 quadruplicará. Pode-se imaginar quão catastróficas poderiam ser as consequências para as plantas. E isso, por sua vez, aumentará o volume de CO 2, já que o que menos plantas, maior será a concentração de CO 2.
gases de efeito estufa clima
À medida que as temperaturas aumentam, a evaporação da água dos oceanos, lagos, rios, etc. Como o ar aquecido pode conter mais vapor de água, isso cria um efeito poderoso opinião: Quanto mais quente fica, maior é o teor de vapor d'água no ar, o que, por sua vez, aumenta o efeito estufa.
A atividade humana tem pouco efeito na quantidade de vapor d'água na atmosfera. Mas emitimos outros gases de efeito estufa, o que torna o efeito estufa cada vez mais intenso. Os cientistas acreditam que o aumento das emissões de CO 2, principalmente provenientes da queima de combustíveis fósseis, explica pelo menos cerca de 60% do aquecimento da Terra desde 1850. A concentração de dióxido de carbono na atmosfera está a aumentar cerca de 0,3% ao ano e é agora cerca de 30% mais elevada do que antes da revolução industrial. Se expressarmos isso em termos absolutos, então a cada ano a humanidade acrescenta aproximadamente 7 bilhões de toneladas. Apesar de esta ser uma parte pequena em relação à quantidade total de dióxido de carbono na atmosfera - 750 bilhões de toneladas, e ainda menor se comparada à quantidade de CO 2 contida no Oceano Mundial - aproximadamente 35 trilhões de toneladas, ainda é muito significativo. Motivo: os processos naturais estão em equilíbrio, tal volume de CO 2 entra na atmosfera, que é retirado de lá. E a atividade humana apenas adiciona CO 2.
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Se considerarmos os problemas atuais da humanidade, podemos concluir que o mais global deles é o efeito estufa. Já se está a fazer sentir e a alterar fortemente as condições ambientais, mas as suas consequências exactas são desconhecidas, embora seja claro que podem ser irreparáveis.
Para salvar a humanidade, devemos descobrir a essência do efeito estufa e tentar detê-lo.
A essência do efeito estufa é semelhante ao princípio de funcionamento das estufas, bem conhecido de todos os jardineiros e jardineiros. Está no fato de se formar acima do planeta uma espécie de estufa que, tendo transparência, transmite livremente através de si os raios solares. Eles caem na superfície da terra e a aquecem. O calor normalmente deveria passar pela atmosfera, e suas camadas inferiores tornaram-se tão densas nas últimas décadas que perderam sua capacidade. Assim, a troca de calor é perturbada, o que leva ao lançamento do mecanismo do efeito estufa.
A definição do efeito estufa é mais ou menos assim: um aumento da temperatura nas camadas atmosféricas inferiores em relação aos indicadores efetivos que caracterizam a radiação térmica da Terra, que é observada do espaço. Em outras palavras, é muito mais quente na superfície do planeta do que fora da atmosfera. E como as camadas são muito densas, não deixam passar o calor e este, sob a influência das baixas temperaturas cósmicas, provoca a formação de condensação. Um diagrama simplificado do mecanismo é apresentado abaixo.
A questão do efeito estufa foi estudada pela primeira vez no século XIX por Joseph Fourier, que sugeriu que atmosfera da Terra muda muito e em suas propriedades começa a se assemelhar ao vidro das estufas, ou seja, permite a passagem dos raios solares, mas impede a penetração reversa do calor. Por conta disso, são sintetizados os chamados, que consistem em carbono, vapor d'água, ozônio e metano.
A base é o vapor, que provoca a formação de condensação. O dióxido de carbono desempenha um papel igualmente importante no efeito estufa, cujo volume aumentou recentemente para 20-26%. As participações do ozônio e do metano na atmosfera são de 3 a 7% cada, mas também participam dos processos do efeito estufa.
O planeta Terra já experimentou o efeito estufa e o aquecimento global e, provavelmente, sem tais fenômenos, a humanidade e todos os seres vivos não teriam sido capazes de se desenvolver e viver normalmente. Há muitos séculos, os processos começaram devido à alta atividade de numerosos vulcões, cujos produtos irromperam na atmosfera. Mas à medida que a vegetação se espalhou pelo planeta, o nível de gases diminuiu e a situação estabilizou.
EM mundo moderno O efeito estufa se deve aos seguintes motivos:
Não basta saber o que é o efeito estufa para compreender o quão perigoso ele é. E para avaliar a globalidade e a gravidade do problema, deve-se considerar as consequências que ameaçam o planeta e todos os seres vivos. Eles podem ser os seguintes:
O problema do efeito estufa na Terra é muito relevante, por isso muitos cientistas estão desenvolvendo ativamente e pensando em soluções.
Agora você entende a essência do efeito estufa e sua influência na atmosfera e sabe por que o planeta está em perigo. É muito difícil eliminar tal fenômeno, mas se toda a humanidade reconsiderar sua atitude em relação à Terra e começar a agir, sérias consequências poderão ser evitadas.
