Влияние парниковых газов на климат

Каков же механизм злополучного парникового эффекта? Его изучение восходит к работам французского математика и физика Ж. Фурье, который и открыл это явление в 1824 г. В 1860 г. английский физик Дж. Тиндалл выяснил, что СОг, подобно водяному пару, экранирует инфракрасное излу­чение Земли. Наконец, в конце XIX в. шведский химик С. Аррениус указал на возможность изменения климата в связи с увеличением количества тепла, поступающего в атмосферу, и накоплением в ней СО2 в результате дея­тельности человека, а в 1922 г. английский геолог Р. Шерлок отметил, что эта деятельность уже существенно влияет на земной климат. Много позже появится термин «противоизлучение атмосферы», объединяющий работу всех газообразных веществ, обладающих парниковым эффектом.

До промышленной революции количество поглощенной планетой сол­нечной энергии находилось в балансе с количеством энергии, излучаемой Землей в Космос в виде инфракрасного излучения. Более того, измерения со спутников показывают, что температура верхнего слоя атмосферы при­близительно на 15,5°С холоднее, чем температура у поверхности Земли. Это свидетельствует о том, что какое-то количество излучаемого планетой тепла задерживается в атмосфере. Довольно легко рассчитать, сколько сол­нечной энергии или тепла поглощают различные парниковые газы и какую часть светового спектра они поглощают, а какую нет. Зная химический состав атмосферы и поэтому можем объяснить эффект погло­щения инфракрасного излучения парниковыми газами.

Парниковым эффектом AT называется разность между средней температурой поверхности планеты T_s и ее радиационной (эффективной) темпера­турой Т_е, под которой эта планета видна из Космоса:

AT=T_s - T_e.

Средняя температура по всей Земле в целом приблизительно равна 288°К, или 15°С, а ее эффективная температура, 255°К или -18°С, следовательно, парниковый эффект на Земле сейчас равен 33°С. Исходя из того, что «есте­ственный» парниковый эффект Земли — это устоявшийся, сбалансирован­ный процесс, вполне логично предположить, что увеличение концентраций парниковых газов в атмосфере должно привести к усилению парникового эффекта. Климат на Земле обусловливается постоянным потоком энергии, исходящим от Солнца. Около 30% ее сразу же рассеивается в пространстве, но большая часть из поглощаемых 70% проходит через атмосферу и обогревает земную поверхность. Повышение среднеглобальной температуры про­исходит во многом благодаря накоплению в атмосфере газов, удерживаю­щих тепло, отраженное от поверхности Земли. Пропуская через себя сол­нечные лучи, парниковые газы тем не менее становятся преградой на пути инфракрасного (теплового) излучения Земли.

Вопреки мнению, что парниковый эффект лишь незначительно «подправляет» температуру, которая в основном определяется интенсивностью солнечного излучения, падающего на ту или иную планету, оказалось, что он способен изменять температуру планеты на несколько сотен градусов. Например, среднепланетарная температура Венеры при параметрах атмо­сферы, аналогичных земным, должна была бы быть всего на 50°С выше, чем на Земле. Однако, как известно, среднепланетарная температура Вене­ры составляет почти 500°С. Таким образом, за счет сильного парникового эффекта, вследствие другого газового состава, температура поверхности Ве­неры увеличивается более чем на 400°С. Повышение среднепланетарной температуры Земли даже на 50°С имело бы катастрофические последствия для человеческой цивилизации. Повышение среднепланетарной температуры на 150°С, по-видимому, сделало бы невозможным существование жизни на Земле (по меньшей мере в ее нынешней форме).

Главными парниковыми газами являются водяной пар, углекислый газ, озон, метан, окислы азота и фреоны (хлорфторуглероды).