Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Удельные вклады основных парниковых газов в парниковый эффект




Потоки энергии у земной поверхности

Парниковый эффект

 

Энергия атмосферных процессов определяется разностью коротковолновой радиации, достигающей земной поверхности, и длинноволнового инфракрасного излучения, отражаемого Землей. В результате температура приземного слоя воздуха и поверхности Земли выше, чем она была бы без этого эффекта. Именно он и называется парниковым.

Несмотря на то, что обычно этот тепличный эффект связывается с содержанием в атмосфере СО2, на самом деле он явно многофункционален. И определяется содержаниями в атмосфере многих парниковых газов. Это - водяной пар, СО2, СН4 (метан), NOx, в особенности N2 О, О3 (озон), хлорфторуглероды и др. (табл. 6.8).

Наиболее полно изучен парниковый эффект, обусловленный присутствием углекислого газа. Считается, что доля этого газа в парниковом эффекте составляет 64%. По сравнению с началом промышленной революции (1750-1800 гг.) произошло удвоение содержания этого компонента в атмосфере (рис. 6.13). Эффект радиационного воздействия при удвоенной концентрации СО2, равный 4 вт/м2, составляет 1,7% от величины коротковолновой солнечной радиации, поглощаемой атмосферой и поверхностью Земли и в среднем равной 240 вт/м2.

 

 

Таблица 6.7

(по В.Г. Горшкову, 1997)

 

Виды мощности Мощность ТВт Доля, % Источники
Мощность солнечной радиации и ее распределение: 1,7ּ105   Willson,1984
Поглощение атмосферой и земной поверхностью 105   Ramanathan,1987; Schneider, 1989
Поглощение земной поверхностью 8ּ104   "
Расход на испарение 4ּ104   "
Явные турбулентные потоки тепла 1·104     "
Перенос тепла с экватора к полюсам: Атмосферой Океаном   3·103 2 103   Kellogg, Schneider, 1974;Peixoto,Oort,1984; Chahine,1992
Поглощение сушей 2·104   Ramanathan,1987; Schneider, 1989
Мощность испарения: сушей (эвапотранспирация) растениями (транспирация) ветровая мощность (мощность диссипации ветровой энергии)   5ּ103 3·103 2·103   Львович, 1974, Братсерт,1985   Gustavson, 1979;Братсестерт, 1985
мощность океанских волн (мощность диссипации волновой энергии) 1·103   0,6   Братсерт,
Мощность фотосинтеза 102 0,06 Wittaker, Likens, 1975
Гравитационная мощность падения всех осадков 102 0,08 Львович, 1974
Гидромощность рек (падение стока всех рек с высоты 300 м)   2·10-3 Скиннер,1989
Другие виды возобновимых мощностей: геотермальная вулканов и гейзеров приливная лунного света, падающего на Землю   0,3   0,02 2·10-4 6·10-4   Berman,1975; Скиннер,1989 Starr, 1971 Hubbert,1971
Лунного света, падающего на Землю 0,5 3·10-4 Аллен,1977
Современное мировое энергопотребление человечества   6·10-3 Starke,1990; Скиннер,1989
Антропогенное усиление парникового эффекта 103 0,6 Dickinson, Cicerone,

 

 

Таблица 6.8

 

Газ Концентрация, млрд.- Прирост концентрации, %/год Относи- тельный парниквый потенциал на 20 лет Длительность пребывания в атмосфере (годы) Антропогенное усиление, вт/м2
СО2   0,4   50-200 1,56
СН4   0,6   12-17 0,47
N2О   0,25     0,14
ХФУ 0,1-0,3 0-5 300-8000 12-50 0,15

 

Значительна и доля в тепличном эффекте метана (19%) и она продолжает расти со скоростью порядка 0,8% в год. Вклад окисла азота оценивается примерно в 6%, а ХФУ около 7%.

Резервы для повышения парникового эффекта огромны. В частности это касается, прежде всего, метана. Содержания его в малоустойчивых скоплениях газогидратов весьма значительны.

 

 

Рис. 6.12. Средняя месячная концентрация углекислого газа в атмосфере за 1957-1993 гг. на Гавайских островах (Мауна-Лоа) и Южном полюсе

 

Газогидраты - твердые кристаллические вещества внешне напоминающие снег или рыхлый лед. Способностью образовывать гидраты обладают все гидрофобные газы и легколетучие органические жидкости, молекулы которых имеют размеры 3,8-9,2 Å (Ar, N2, O2, CH4, C2H4, C2H6, C3H8, изо-C4H10, Cl2, CS2, галогенные производные углеводородов С14 и т.д.), а также некоторые гидрофильные соединения (СО2, SO2, окись этилена, тетрагидрофуран - ТГФ, ацетон), взаимодействие которых с водой достаточно слабое и не может препятствовать клатратообразованию. Между гостем и хозяином (водный клатратный каркас) существуют только слабые межмолекулярные (вандерваальсовы) взаимодействия, дающие выигрыш энергии по сравнению с энергией смеси исходных компонентов.

Газогидраты были открыты в 1969 г. в огромных масштабах (2×1016 м3) в недрах Земли сибирскими учеными В.Г. Васильевым, Ю.Ф. Макогоном, Ф.А. Требиловым, А.А. Трофимуком и Черским.

Разложение газогидратов происходит легче, чем образование.

Но в случае гидратов углеводородов при температуре <0°С в области относительно невысоких давлений, где они метастабильны, разложение происходит не сразу. И гидраты могут сохраняться длительное время за счет эффекта самоконсервации (при разложении газогидраты покрываются корочкой льда).

При высвобождении метана из газогидратов произойдет резкий рост его концентрации и метан может стать тем парниковым компонентом, который в основном и обусловит неуклонный рост температур на Земле и в ее атмосфере.

Это один из сценариев изменения парникового эффекта.

Очевидно, существуют значительные неопределенности связанные с чрезвычайной сложностью подобных предсказаний.

 

 

Гл. 7. БИОСФЕРА

 

1. Основные особенности биосферы

 

Одним из основополагающих глобальных понятий в естественных науках является биосфера. Этот термин был введен венским ученым Эдуардом Зюссом в 1875 г. Однако, в разработку представлений о биосфере особенно весом вклад В.И. Вернадского.

Биосфера - область существования живого вещества, в какой бы из геосфер оно не находилась. Вот как описывал ее В.И. Вернадский в далеком 1926 г.:

"Биосфера - область жизни - без перерыва облекает нашу планету. Всюду и везде на поверхности Земли мы встречаем жизнь, всюду и везде больше биллиона лет без перерыва идет ее химическая работа. Она обуславливает во все яснее перед нами вырисовывающейся силе и размахе непрерывный, закономерный, неизменный ток химических элементов из живой в косную материю и обратно.

Эта поверхностная оболочка охватывает площадь, равную 5,10065×108 км2; она поднимается на несколько километров – более десяти - в газовую нижнюю оболочку планеты, в тропосферу; она проникает во всемирный океан средней мощностью больше 3,8 км, в отдельных местах достигающей до 10 км. Жизнь охватывает всю сушу, от высочайших вершин, почти до 8 км, до глубочайших низин; по трещинам и пустотам она идет в глубь, местами более чем на 1 км".

Как согласуются между собой обстановки геосфер с биосферой можно понять из сравнения физических характеристик, которые присущи им.

Согласно современным данным, параметры условий жизнедеятельности на Земле достаточно явно ограничены. Есть бактерии, способные находится в течение почти суток (20 часов) в жидком кислороде (-252°С). В сухой среде споры некоторых грибков сохраняются живыми при температуре +180°С. В донных зонах спрединга в пределах океанических акваторий хемогенез идет при температурах до 350°С. Поразителен диапазон давлений, при которых возможна жизнь: от 8000 атм. (дрожжи) до 0,001 миллибар (семена и споры). Существует жизнь в рассолах с концентрациями 250 г/л и, как мы теперь знаем, при очень высокой радиоактивности. Оживали бактерии из желудков трупов мамонтов, из египетских пирамид, из линз ископаемых льдов (описан случай оживления тритона с глубины 14 м).

Но принятые оптимальные условия жизни соответствуют температуре 0-50°С.

С физической точки зрения, биосфера - единая термодинамическая оболочка, в которой сосредоточена жизнь и где осуществляется взаимодействие всего живого с неорганическими факторами внешнего мира.

С точки зрения энергетической, биосфера - наружная область Земли, ограничивающая ее от космической среды, это область превращения космической энергии.

С химической точки зрения, биосфера - арена одного из грандиознейших планетарных явлений - процесса миграции химических элементов. Биоценоз связан с абиологической средой теснейшими реакциями, энергетическими связями. Взаимодействие неорганической природы с органической носит экстенсивно-интенсивный характер и осуществляется по особым законам.

Наконец, биосфера - понятие глубоко эволюционное. Она функционирует согласно своим внутренним зависимостям, определяющим ее устойчивость в условиях необратимости эволюции.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-26; Просмотров: 902; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.024 сек.