Каква е същността на парниковия ефект и каква е неговата опасност? Възможно ли е да се спре глобалното изменение на климата и как да го направим?
От многото проблеми, пред които е изправено съвременното човечество, изменението на климата несъмнено е едно от най-значимите и сериозни. Глобалното затопляне, бързият спад на биоразнообразието, парниковия ефект, топенето на ледниците, които водят до повишаване на равнището на океаните, могат да имат катастрофални последици и да направят живота на хората на планетата просто непоносим.
Учените предупреждават, че проблемът с климата вече не може да бъде отложен: до 2030 г. щетите за екосистемата на планетата ще бъдат непоправими. Това означава, че вие и аз имаме само 12 години. Ако в близко бъдеще хората няма да намерят решение на този проблем, то последиците от затоплянето на атмосферата ще се усещат векове и дори хилядолетия. И това не е въпрос на екология, а на оцеляването на човечеството. Защо става все по-горещо на нашата планета? Обвиняват ефекта от парниковия ефект, който възниква в резултат на човешката дейност.
Някаква теория или защо планетата се затопля?
Парниковият ефект е загряването на долните слоеве на земната атмосфера, което се дължи на увеличаване на концентрацията на определени газове в него. Нейната същност е съвсем проста: слънчевите лъчи загряват повърхността на планетата, но в същото време топлината остава и не може да се върне във външното пространство - газовете пречат на това. В резултат на тези процеси температурата на планетата се увеличава.
Значителна част от слънчевата радиация (до 75%), падаща върху Земята, попада върху видимата и близка до инфрачервената част на спектъра (400-1500 nm). Атмосферата практически не я улавя, а топлинната енергия свободно достига до повърхността на нашата планета. Земята, която се нагрява от своя страна, започва да излъчва радиация с дължина на вълната 7,8-28 микрона, която се излъчва в космоса, допринасяйки за охлаждането на планетата. Основната причина за парниковия ефект е по-високата атмосферна прозрачност за светлината в оптичния обхват, отколкото в инфрачервения. Факт е, че някои газове, съдържащи се във въздуха, поглъщат или отразяват радиацията, която идва от Земята. Те се наричат оранжерия. Колкото по-висока е тяхната концентрация, толкова повече слънчева топлина остава в атмосферата.
Парниковите газове нарушават топлинния баланс на планетата, което до голяма степен определя климата.
Същността на парниковия ефект е добре позната на летовниците и градинарите, които имат парници на парцелите си. Схемата е много сходна: слънчевите лъчи, влизащи вътре, затоплят почвата и покривът и стените не позволяват на топлината да напусне конструкцията. Следователно, в оранжерия, дори и без отопление, температурата винаги е по-висока от външната.
Сега те говорят много за глобалното затопляне и изменението на климата. Съществува погрешно мнение, че появата на парниковия ефект е събитие от последните години или десетилетия и причината за това е единствено човешката дейност. Този ефект е присъщ на всяка атмосфера и без него животът на Земята би бил невъзможен.
Всъщност нашият проблем е бързото увеличаване на парниковия ефект, наблюдаван през последните години. Този процес може да доведе до катастрофални резултати.
Историята на изучаването на този въпрос
Проучването на проблема с парниковия ефект започва през първата половина на XIX век. През 1827 г. е публикувана работата на Джоузеф Фурие “Бележка за температурите на планетата и другите планети”, където той подробно разглежда механизмите за формиране на климата, както и факторите, които го засягат. Този учен първо описа феномена на парниковия ефект, използвайки като модел стъклен съд, изложен на слънчева светлина. Стъклото е почти непрозрачно за инфрачервеното лъчение, така че този опит доста точно показва същността на явлението. Самата концепция за парниковия ефект влезе в научна употреба много по-късно.
По-късно тези проучвания бяха продължени от шведския физик Арениус. Той издигна теорията, че намаляването на концентрацията на въглероден диоксид във въздуха е една от най-важните причини за ледниковите епохи в историята на планетата.
Активното изследване на парниковия ефект и последиците от това явление започнаха едва през втората половина на миналия век. Учените са изследвали промяната в потока на слънчевата радиация, която се появява, когато количеството на парниковите газове във въздуха се увеличава. Сега, за да се симулират процесите, протичащи в атмосферата, са използвани най-модерните и напреднали компютри. Но тяхната сила често не е достатъчна, защото планетарният климат е изключително сложна и все още не напълно изучена система.
През последните десетилетия на международно равнище бяха предприети първите сериозни стъпки за справяне с този проблем. През 1992 г. беше приета Рамковата конвенция на ООН за изменението на климата. През 1997 г. към него бяха добавени Протокола от Киото и Парижкото споразумение (2015 г.). За този документ се регламентират мерки за намаляване на емисиите.
Парникови газове и други причини за затопляне
Учените смятат, че парниковият ефект се дължи на следните газове:
- метан;
- въглероден диоксид;
- водна пара;
- озон.
Най-голям принос за повишаването на глобалната температура имат водните пари (от 36 до 72%), следвани от CO2 (около 9-26%), следвани от метана (4-9%) и озона (от 3 до 7%). Други газове имат изключително ниски концентрации във въздуха, така че тяхното влияние върху климатичните процеси е минимално.
Количеството на водните пари силно зависи от температурата на долните слоеве на атмосферата. Колкото по-ниско е, толкова по-ниска е влажността и по-слабият парников ефект. В този случай излишната влага се превръща в снежно-леден покрив на полюсите на планетата, увеличавайки неговата отразяваща способност (албедо) и прави въздуха още по-студен. По този начин глобалното затопляне (или охлаждане) е самоподдържащ се процес, който при определени условия може да продължи да нараства и да се развива много бързо. За да започнете, просто се нуждаете от "спусък", а антропогенният фактор може и да се превърне в тях. В този случай става въпрос за типичен пример за положителна обратна връзка.
Периодите на затопляне и охлаждане, които преди това се случваха на нашата планета, корелират с количеството въглероден диоксид в атмосферата. Увеличаването му води до увеличаване на парниковия ефект и продължителното повишаване на температурата.
Освен това, саждите и твърдите аерозолни частици, влизащи в горните слоеве на атмосферата, също влияят на топлинния баланс на Земята. Основните им източници са вулканична дейност и промишлени емисии. Прахът и саждите пречат на проникването на слънчева светлина, което намалява температурата на планетата.
Откъде идват парниковите газове?
В момента има консенсус сред учените, че настоящото изменение на климата е свързано с увеличаване на количеството въглероден диоксид в атмосферата и парниковия ефект - в резултат на този процес. И затоплянето се случва дълго време. Основната причина за увеличаване на парниковия ефект е човешката дейност, която се превърна в мощен планетарен фактор. От началото на индустриалната революция - т.е. през последните 250-300 години - концентрациите на метан и въглероден диоксид в атмосферата са се увеличили съответно с 149% и 31%. Тук са основните източници на парникови газове:
- Бързият растеж на индустрията. Основният източник на енергия за нашите заводи, фабрики, превозни средства е изкопаемите горива - нефт, природен газ и въглища. В резултат на тяхното използване се образува въглероден диоксид, който увеличава парниковия ефект. Около половината от произведените в хода на човешката икономика газове остават в атмосферата, останалата част се поглъща от океанската и сухоземната растителност. Всяка година населението на Земята се увеличава и затова изисква все повече храна, промишлени стоки, автомобили, което води до още по-голяма емисия на въглероден диоксид, така че феноменът на парниковия ефект ще се увеличи. И ако през изминалия век температурата се е повишила с 0,74 градуса, то в бъдеще учените предсказват ръст от 0,2 градуса за всяко десетилетие;
- Обезлесяване и развитие на селското стопанство. Друга основна причина за увеличаване на концентрацията на CO2 в атмосферата е масовото унищожаване на горите. В процеса на фотосинтеза дърветата абсорбират въглероден диоксид и освобождават кислород, като са естествен регулатор на концентрациите на парникови газове. Обезлесяването е необходимо преди всичко за получаване на нова обработваема земя, за да се нахрани бързо нарастващото човешко население. Селското стопанство също допринася за увеличаването на глобалната температура. Животновъдството е свързано с образуването на огромно количество метан, който надхвърля въглеродния диоксид в парниковите му свойства;
- Депонирането на отпадъци. Очаква се растежът на населението да увеличи отпадъците. Днес депата са заети от огромни територии, заемащи хиляди хектара. Всяка от тях отделя в атмосферата десетки хиляди кубически метра метан и въглероден диоксид. Ефективно решение на този проблем все още не съществува - това означава, че емисиите на „отпадъчни газове“ ще нарастват само.
Какво застрашава парниковия ефект?
Историята на Земята има около 4,5 милиарда години и през цялото това време климатът на планетата непрекъснато се променя. В някои епохи буйната тропическа растителност я покриваше от стълб до стълб, а в други - топка, покрита с мултиметров слой лед. В сравнение с такива катаклизми повишаването на температурата с една или две градуси изглежда е истинска дреболия: ще си помислите, че ще спестим и за отопление! Но не всичко е толкова просто, последствията от изменението на климата могат да се окажат много по-сериозни, ето само някои от тях:
- Повишаването на температурата ще доведе до топене на ледниците и повишаване нивото на водите на океаните, което заплашва да наводни големи площи. Разбира се, планетата не се превръща в "воден свят", но много крайбрежни градове и територии могат да страдат. Малцина знаят, но от началото на 20-ти век нивото на океана се е повишило с 17 см, а от средата на 90-те години този процент на изкачване се е увеличил до 3,2-3,4 мм годишно. Този проблем се утежнява от факта, че по-голямата част от населението на Земята живее в крайбрежните райони, има и значителна част от световната икономика;
- Повишаването на температурата неизбежно ще доведе до промени в разпределението на валежите, както и до тяхното количество. И този резултат вероятно е дори по-сериозен от наводняването на определени територии. В някои райони на света дъждовете ще станат много редки и те постепенно ще се превърнат в пустини, докато в други жителите ще страдат от редовни урагани, наводнения, цунами и други бедствия. Според учените по-нататъшното повишаване на температурата на въздуха ще доведе до по-ниски добиви на основните култури в тропическите и субтропичните райони на планетата, което може да доведе до глад и социални промени;
- По-високите температури влияят неблагоприятно на здравето на хората. Лекарите очакват увеличаване на броя на сърдечносъдовите заболявания, респираторните заболявания и дори психичните разстройства.
Парниковият ефект и неговите възможни последици сериозно ще засегнат не само хората, но и екосистемата на планетата като цяло. Изменението на климата ще лиши много видове от техния обичаен диапазон, а не факта, че всички наши "по-малки братя" ще могат да се адаптират към такива драматични промени. Изчезването на някои видове ще наруши обичайните хранителни вериги, което може да доведе до истински "ефект на доминото". Увеличаването на концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата и повишаването на температурата на въздуха води до окисляване на океана, което се отразява негативно на всички, които живеят в него.
Как да се справим с това?
Човекът многократно е преживявал изменението на климата. Нещо повече, те бяха една от движещите сили на историческия прогрес. Сушите и наводненията неведнъж или два пъти предизвикаха войни и революции, масови миграции на народите, упадък на държави и цели цивилизации. Как да избегнем тези катастрофални последици, които ни очакват в случай на сериозна промяна на климата? Има ли възможност да се намали т.нар. Парников ефект? Какво може да се направи за това?
Днес ние знаем всички фактори, които водят до натрупване на парникови газове и повишаване на температурата на въздуха. Ще бъде много трудно да се обърне сегашната тенденция, тъй като тя ще изисква усилията на цялото човечество и радикално преструктуриране на световната икономика. Като начало, просто трябва да разберете, че парниковият ефект е глобален проблем, който заплашва не всички държави, а всички хора.
Експертите смятат, че са необходими следните мерки за намаляване на емисиите на парникови газове в атмосферата:
- Необходимо е основно да се възстанови енергийният сектор и да се намали количеството на промишлените емисии. Основният източник на CO2 днес е изгарянето на изкопаеми горива: петрол, въглища и газ. За да ги намали, човечеството трябва да премине към така наречената възобновяема енергия: слънцето, вятърът, водата. През последните години техният дял в общия баланс нараства доста бързо, но тези темпове очевидно не са достатъчни. Също така трябва да се откажем от използването на автомобили с двигатели с вътрешно горене и прехвърляне към електрически превозни средства. Ясно е, че всичко това изисква многомилиардни инвестиции и десетки години упорита работа. Но трябва да започнеш днес;
- Подобряване на енергийната ефективност, а това се отнася за промишленото производство и производството на енергия, както и за жилищните и комуналните услуги. Енергийната интензивност на продуктите трябва да бъде значително намалена. Нуждаем се от нови технологии, които не биха навредили на околната среда. Дори основната изолация на фасадите на сгради, монтирането на модерни прозорци и подмяната на отоплителните централи могат да имат значителен ефект по отношение на енергоспестяването и следователно да намалят разходите за гориво и да намалят вредните емисии;
- Много ефективен начин за борба с парниковия ефект е намаляването на отпадъците. Човек трябва да се научи да използва ресурсите отново, това ще позволи да се премахнат депата, които са сериозен източник на метан, или поне значително да намали техния обем;
- Необходимо е да се спре хищното унищожаване на горите и да се ангажират с възстановяването на зелените площи. Сеченето трябва да бъде придружено от засаждане на нови дървета.
Борбата срещу парниковия ефект и увеличаването на средната годишна температура трябва да се провеждат на международно равнище, в тясно сътрудничество между различните страни. Първите стъпки в тази посока вече са предприети и движението трябва да продължи. Учените предлагат консолидиране на борбата с изменението на климата на ниво конституции на държавите. Ролята на неправителствените организации, които постоянно повдигат тази тема, също е голяма. Трябва ясно да разберем колко малка е нашата планета и колко е уязвима за човека.
