Чем опасен парниковый эффект



Установлено, что усиленный парниковый эффект представляет собой нарушение климатического равновесия Земли, вызванное увеличением концентрации парниковых газов, что привело к росту глобальных средних температур поверхности. Описаны последствия, вызванные усиленным парниковым эффектом. В частности, установлено, что увеличение парниковых газов привело к такому явлению как глобальное потепление, в результате чего по всему миру наблюдаются климатические изменения, которые в некоторых районах уже имеют необратимый характер. Сделан вывод, что поскольку условия, в которых мы живём, идеальны для жизни, рост температуры может быть губительным для нас и для любых других живых существ на Земле.

Ключевые слова: парниковый эффект, парниковые газы, глобальное потепление, экологические последствия, экономические последствия.

Сегодня происходят масштабные пространственно-временные климатические изменения на Земле глобального и регионального характера — так называемый усиленный парниковый эффект. Помимо глобального потепления, увеличение различных парниковых газов влечёт другие последствия, включая подкисление океана, загрязнение смогом, истощение озонового слоя, а также изменение уровня роста растений и уровня их питания.

Поэтому изучение этой темы и своевременное получение надёжных исследований и оценок особенно сегодня имеет исключительно важное значение.

Парниковые газы — группа газов атмосферы, способных задерживать и поглощать инфракрасное (тепловое) излучение поверхности Земли, создавая в атмосфере парниковый эффект.

Вследствие деятельности человека химический состав атмосферы изменился за счёт накопления парниковых газов — прежде всего углекислого газа (СО2), метана (СН4) и оксида диазота (N2O, закиси азота). К основным парниковым газам (помимо главного парникового газа Земли — водяного пара (влажность воздуха тропосферы, H2O)) также относятся гидрофторуглеродные (ГФУ) и перфторуглеродные (ПФУ) соединения, гексафторид серы (SF6, элегаз) и трифторид азота (NF3).

Атмосферные концентрации парниковых газов определяются балансом между источниками (выбросы газа в результате деятельности человека и природными системами) и поглотителями (удаление газа из атмосферы путём конверсии в другое химическое соединение). Доля оставшегося количества газа в атмосфере по истечении определённого времени носит название «воздушная фракция» (airborne fraction — AF).

Определим этапы образования усиленного парникового эффекта:

Шаг 1: Солнечная радиация достигает атмосферы Земли — часть её отражается обратно в космос.

Шаг 2: Остальная энергия солнца поглощается землей и океанами, нагревая Землю.

Шаг 3: Тепло исходит от Земли в направлении космоса.

Шаг 4: Часть этого тепла задерживается парниковыми газами в атмосфере, сохраняя Землю достаточно тёплой, чтобы поддерживать жизнь.

Шаг 5: Деятельность человека — сжигание ископаемого топлива, сельское хозяйство, обезлесение и т. д. — увеличивает количество парниковых газов, выделяемых в атмосферу.

Шаг 6: В результате образуется дополнительное тепло, которое способствует повышению температуры Земли.

По данным Всемирной метеорологической организации, в течение 2016 года концентрация в атмосфере двуокиси углерода росла невиданными ранее темпами. По данным исследователей, в течение 2016 года темп роста содержания углекислоты в воздухе превышал на 50 процентов среднегодовые темпы за все предыдущие 10 лет. Главной причиной такого внезапного роста содержания «парникового газа» с 400 до 403,3 доли на миллион учёные объясняют несколькими факторами, прежде всего «сочетанием человеческой деятельности и сильным ураганом Эль-Ниньо» [4]. Нынешние показатели такие же высокие, как и несколько миллионов лет назад. Тогда уровень мирового океана на 20 метров превышал нынешний уровень, предостерегают представители организации.

В 2016 году также наблюдалось повышение концентрации и других «парниковых газов», в том числе и метана, хотя и не такими быстрыми темпами, как в случае с двуокисью углерода. Эти данные были обнародованы за неделю до проведения Климатической конференции ООН, которая прошла с 6 по 17 ноября 2017 года в немецком Бонне.

Чтобы не допустить опасного антропогенного воздействия на климатическую систему Земли ввиду продолжающихся выбросов парниковых газов в атмосферу, почти четверть века назад была принята Рамочная конвенция ООН об изменении климата (РКИК ООН).

Основной вклад в антропогенную эмиссию парниковых газов вносит диоксид углерода, доля которого в общей эмиссии газов с непосредственным парниковым эффектом, подпадающим под действие РКИК ООН, составляет более 75 %. Ещё 16 % составляет метан, около 6 % — закись азота и около 2 % — прочие парниковые газы.

Эмиссия парниковых газов и их возрастающая концентрация в атмосфере уже оказывают влияние на окружающую среду, здоровье человека и экономику. Эти изменения заметно проявляются по всему миру. Рассмотрим какие последствия имеет увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере, то есть чем грозит усиление парникового эффекта.

1. Глобальное потепление.

Большинство климатологов согласны с тем, что основной причиной нынешнего глобального потепления является усиление «парникового эффекта» ввиду человеческой деятельности [9, с. 4–5]. И в пятом оценочном докладе Межправительственная группа экспертов по изменению климата, группа из 1300 независимых научных экспертов из стран во всём мире под эгидой Организации Объединённых Наций, сделала вывод о том, что вероятность того, что в результате деятельности человека за последние 50 лет наша планета существенно нагрелась, составляет более 95 % [9, с. 5]. Увеличение концентрации парниковых газов приводит к уменьшению исходящего инфракрасного излучения, поэтому климат Земли должен каким-то образом измениться, чтобы восстановить баланс между входящим и исходящим излучением. Это «климатическое изменение» будет включать в себя «глобальное потепление» поверхности Земли, поскольку прогревание является самым простым способом избавиться от лишней энергии. Однако небольшое повышение температуры повлечёт за собой многие другие изменения, например, в облачном покрове и ветровых структурах.

Используя сложные климатические модели, Межправительственная группа экспертов по изменению климата прогнозирует, что глобальная средняя температура поверхности поднимется с 1,4 ℃ до 5,8 ℃ к концу 2100 года [13].

Вредное воздействие глобального потепления на окружающую среду проявляется в таких негативных последствиях как опустынивание, увеличение таяния снега и льда, повышение уровня моря, сильные штормы и экстремальные природные явления [3]. 2017 год стал рекордным по количеству ураганов в Атлантике, что даёт представление о возможных природных катаклизмах в будущем, которые будут иметь ещё более масштабный характер.

В мировом океане уже начались неотвратимые процессы. Уровень воды повышается, океан закисляется. Рост уровня моря при глобальном потеплении произойдёт по причине двух разных процессов. Во-первых, более тёплая температура вызывает повышение уровня моря ввиду теплового расширения морской воды. Во-вторых, вода из тающих ледников и ледяных пластов Гренландии и Антарктиды также добавит воду в океан. Предполагается, что средний уровень моря в мире возрастёт на 0,09–0,88 м до 2100 года. Лёд, который покрывает 10 процентов поверхности Земли, исчезает невероятно быстрыми темпами [11]. Так, ожидается, что Северный Ледовитый океан станет практически свободным ото льда летом до середины XXI века [13, 5]. В Арктике менее чем за 40 лет исчезло более 2 млн км² льда. Катастрофическое уменьшение ледового покрова в Арктике подтверждают данные NSIDC. В 2015 году летом под завершение сезона таяния, его площадь достигла своего второго самого низкого показателя, сократившись до 4,14 млн км². Данные со спутников NASA's GRACE показывают, что ледяные покровы как в Антарктике, так и в Гренландии теряют массу. С 2002 года Антарктида ежегодно теряет около 118 гигатонн льда, в то время как лёд арктической Гренландии теряет примерно 281 гигатонн ежегодно. В 2017 году наблюдалось ошеломляющее снижение антарктического морского льда [8]. В июле 2017 года от ледника в Антарктиде откололся гигантский айсберг площадью почти шесть тысяч квадратных километров и весом один триллион тонн. Учёные ожидают, что он будет плыть на север, распадётся на части и растает в тёплых водах [1]. Уменьшение массы антарктического льда представлено на рис. 1.

Рис. 1. Динамика изменения массы антарктического льда (по данным NASA)

Увеличение уровня углекислого газа привело к тому, что кислотность мирового океана увеличилась на 30 %. Океан служит в качестве раковины для газа и поглощает около четверти выбросов углекислого газа, который затем продолжает реагировать с морской водой и образует углекислоту. Так как уровень углекислого газа в атмосфере повышается, подкисление океана увеличивается.

Многие биологические виды не могут адаптироваться к изменениям климата, в результате чего наблюдается сокращение биоразнообразия на Земле.

У многих людей, в том числе и высокопоставленных, складывается ложное представление о глобальном потеплении. Так, считается, что глобальное потепление буквально является «потеплением» — повышением температуры. К примеру, президент США Дональд Трамп ещё до того, как занять должность, резко высказывался по изменению климата, называя его «фейковым». Но глобальное потепление, прежде всего, характеризуется континентальностью, то есть резким изменением погоды, перепадами температур, растущей разницей между зимними и летними температурами в отдельных регионах, многочисленными стихийными бедствиями. Среди учёных бытует мнение, что глобальное потепление не обязательно означает увеличение количества одного типа бедствий, в частности ураганов. На самом деле это значит, что наиболее мощные и деструктивные катаклизмы будут учащаться, а главное, увеличится их разнообразие.

В начале 2016 года по результатам Всемирного саммита по изменению климата в Париже 194 страны-члены Рамочной конвенции ООН об изменении климата подписали Парижское соглашение — государства обязались «приглушить» темпы глобального потепления, начав регулирование выбросов в атмосферу СО2. 11 декабря 2017 года на парижском саммите «Одна Планета», посвящённом второй годовщине принятия Парижского климатического соглашения, президент Франции Эммануэль Макрон выразил жёсткое предостережение относительно климатических изменений на Земле. Французский лидер подчеркнул, что человечество «проигрывает борьбу» против глобального потепления [10].

2. Воздействие на человека

1) Экономическое воздействие: более половины населения Земли живёт в 100 километрах от моря. Большая часть этого населения находится в городских районах, которые служат морскими портами. Поддающееся измерению повышение уровня моря окажет серьёзное экономическое воздействие на низменные прибрежные районы и острова, например, увеличивая темпы эрозии пляжей вдоль береговых линий, поднимая уровень моря, вытесняя свежие подземные воды на значительное расстояние в пределах страны.

Ожидается, что воздействие усиления парникового эффекта на здоровье человека создаст дополнительный экономический стресс для систем здравоохранения и социальной поддержки. Ожидается увеличение ущерба для инфраструктуры (например, дорог и мостов), вызванного экстремальными погодными явлениями, оттаиванием вечной мерзлоты и ростом уровня моря, и т. д. По данным Всемирного банка, наводнения, землетрясения, цунами и другие природные катаклизмы ежегодно увеличивают количество бедного населения на 26 млн. человек [2]. При этом стихийные бедствия причиняют глобальной экономике ущерб в размере полтриллиона долларов. Последнее исследование банка, которое охватило 117 стран, показало, что «выходки» природы стоили человечеству 520 млрд долларов в год — это на 60 % больше, чем отмечалось в предыдущих подсчётах мировой организации.

Во Всемирном банке подсчитали, что по меньшей мере 100 млн человек могут оказаться за чертой бедности к 2030 году в результате глобального потепления. Глобальное потепление может привести к распространению болезней и вреда для урожая. Всемирный банк также отмечает, что бедное население уже страдает от его последствий, а именно от засух и наводнений, ведь именно бедные слои населения являются зависимыми от сельского хозяйства. В 2015 году 19 млн человек стали климатическими переселенцами. Если ситуация не изменится, к 2050 году таких климатических беженцев в мире будет насчитываться около 250 млн.

Если климатические изменения будут продолжаться, Индия, Пакистан и Бангладеш могут к концу XXI века стать непригодными для жизни человека из-за высокой жары и влажности. На сегодня лишь два процента населения Индии живут в местностях, где наблюдается опасная комбинация высоких температур и влажности. Однако опубликованное в журнале Science Advances исследования прогнозируют, что этот показатель вырастет до 70 процентов, если усилия, направленные на сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу, окажутся напрасными [5].

Эксперименты показали, что при более высоких концентрациях СО2 рост растений может ускоряться. Высокий уровень углекислого газа делает углерод более доступным для растений, которые используют его в качестве питания, но они также нуждаются и в других питательных веществах (таких как азот, фосфор и т. д.) для роста и выживания. Без увеличения этих питательных веществ качество питания многих растений уменьшится [2].

Эффект глобального потепления может повлиять на общую циркуляцию атмосферного воздуха и таким образом изменить глобальную картину осадков, а также изменить содержание влаги в почве на разных континентах. За последние 20 лет почти в 2 раза увеличилось количество гидрометеорологических явлений. Тенденции в изменении количества атмосферных осадков ведут к изменению на территории стока рек. И в данном случае доминирующей тенденцией является увеличение стока крупнейших рек бассейна Северного Ледовитого океана.

2) Воздействие на водные системы: потеря прибрежных водно-болотных угодий приведёт, безусловно, к уменьшению количества популяций рыб, особенно моллюсков. Увеличение солёности в эстуариях может уменьшить обилие пресноводных видов, но при этом популяция морских видов возможно увеличится. Однако полное воздействие на морские виды неизвестно.

3) Влияние на гидрологический цикл: глобальные осадки, вероятно, возрастут. Однако неизвестно, как изменится региональный характер осадков. В некоторых регионах может быть больше осадков, тогда как другие будут страдать от их недостатка. Более того, высокие температуры, вероятно, увеличивают испарение. Эти изменения, вероятно, создадут новые нагрузки на многие системы управления водными ресурсами.

Повышение температуры окружающей среды и изменения в связанных процессах напрямую связаны с увеличением выбросов антропогенных парниковых газов в атмосферу. Рост температуры на Земле в основном вызван выбросом углеродсодержащего соединения из потребления ископаемых видов топлива для выработки электроэнергии. Концентрации углекислого газа, метана и окиси азота растут в последние годы, поэтому их парниковые газы, главным образом хлорфторуглероды (ХФУ), были эмитированы в атмосферу в значительном количестве.

На конференции в Бонне, которая прошла с 6 по 17 ноября в 2017 году, учёные пришли к выводу, что каждые десять лет человечеству необходимо уменьшать количество выбросов СО2 в два раза. До 2050 года эмиссия углекислого газа при таких условиях должна достигнуть нулевого уровня [7]. Необходимо внедрять альтернативные источники энергии, в частности, повсеместно устанавливать солнечные батареи.

В заключение представляется необходимым также отметить, что человечество уже переступило черту и необратимые процессы уже запущены, поэтому мы уже сейчас вынуждены приспосабливаться к новым климатическим условиям.

Литература:

1. Another giant iceberg has broken free from Antarctica: Mass of ice FOUR TIMES the size of Manhattan separates from the Pine Island Glacier. — 29.09.2017. — [Electronic resource]. Access point: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4920970/Huge-iceberg-breaks-Antarctica-s-Pine-Island-Glacier.html#ixzz5157k1hkt
2. Climat action. — [Electronic resource]. Access point: http://datatopics.worldbank.org/sdgatlas/SDG-13-climate-action.html
3. COP 23 — UN Climate Change Conference in Bonn. — [Electronic resource]. Access point: https://www.cop23.de/en/
4. COP23: UN Climate Change Conference 2017. — [Electronic resource]. Access point: http://www.un.org/sustainabledevelopment/cop23/
5. Due to the heat of Asia will become uninhabitable. — 03.08.2017. — [Electronic resource]. Access point: http://micetimes.asia/due-to-the-heat-of-asia-will-become-uninhabitable/
6. Effects of increased greenhouse gas emissions. — [Electronic resource]. Access point: https://whatsyourimpact.org/effects-increased-greenhouse-gas-emissions#footnote9_yhwssbq
7. Global Ice Viewer
8. If greenhouse gas emissions ended now. — July 7, 2017. http://earthsky.org/earth/if-greenhouse-gas-emissions-ended-right-now
9. IPCC Fifth Assessment Report, 2014: Climate Change 2014. Synthesis Report. Summary for Policymakers. — 32 p.
10. One Planet Summit. — [Electronic resource]. Access point: https://www.diplomatie.gouv.fr/en/french-foreign-policy/climate/one-planet-summit/
11. Sentinels of Climate Change — [Electronic resource]. Access point: https://climate.nasa.gov/interactives/global-ice-viewer/#/3
12. What Are The Chances Of Another Katrina? — [Electronic resource]. Access point: https://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=11870
13. When will the Arctic be ice free? — October 5, 2016. — [Electronic resource]. Access point: http://sciencenordic.com/when-will-arctic-be-ice-free