Однако ряд ученых видят в предполагаемом глобальном потеплении климата и положительные экологические последствия для наземных экосистем.

Выделите положительные последствия парникового эффекта…

[1] затопление приморских равнин, усиление абразионных процессов, деградация мангровой растительности;

[2] увеличение сезонного протаивания грунтов, активизация процессов термокарста;

[3] увеличение испарения с поверхности океана и связанное с ним возрастание увлажнения климата, особенно в аридных областях;

[4] увеличение продуктивности как естественных фитоценозов, так и агроценозов в связи с интенсивностью фотосинтеза при повышении концентрации СО₂.

Парниковые газы

В первой половине ХХ в. содержание СО₂ в атмосфере оценивалось в
0,03 %. В 1956 г. ученые провели специальные исследования в рамках Первого международного геофизического года. Приведенная величина была уточнена и составила 0,028 %. В 1985 г. измерения были проведены снова, и оказалось, что количество углекислого газа в атмосфере возросло до 0,034 %. Таким образом, увеличение содержания СО₂ в атмосфере – факт доказанный [8, с.25].

В настоящее время во всем мире действует сеть из 12 фоновых станций, созданных по решению Всемирной Метеорологической Организации. Расположенные в отдаленных районах эти станции призваны выявить изменения (тренды), происходящие в окружающей среде, в том числе тренд содержания СО₂. Наиболее полные данные получены на станции Мауна-Лоа на Гавайских островах. В результате измерений установлено, что средняя концентрация СО₂ увеличилась с 315 млн^-1. (частей на миллион по объему) в 1958 г. до 354 млн^-1. в начале 1990-х г. При этом были выявлены регулярные сезонные флуктуации, амплитуда которых постепенно возрастает и составляет в настоящее время около 4 % от среднего содержания.

Наблюдаемое сейчас увеличение содержания СО₂ со скоростью около 0,5 % в год объясняется различными причинами. Во-первых, это связано со все большим использованием ископаемого топлива – угля, нефти и природного газа. Во-вторых, из-за ускоренного разрушения гумуса почв при их сельскохозяйственном использовании и уменьшения массы естественной наземной растительности. В третьих, за счет сжигания ископаемого топлива. В одной только Бразилии в 1990 г. леса были сведены на территории 18 800 км², и это привело к выбросу в атмосферу примерно 261 Тг (1 тераграмм: 1 Тг=10¹² г =1млн. т) углерода в форме СО₂. Сведение лесов и распашка земель приводят дополнительно к выделению еще примерно 10³ Тг СО₂. За счет сжигания ископаемого топлива в настоящее время в атмосферу поступает около 6×10³ Тг СО₂ в год.

Вторым по значению парниковым газом является метан. До последнего времени явно недооценивалась роль СН₄ в парниковом эффекте. Его содержание в атмосфере ежегодно увеличивается на 1 %. Наиболее значимые его «поставщики» – свалки, крупный рогатый скот, рисовники. Запасы газа на свалках крупных городов можно рассматривать как небольшие газовые месторождения. Максимумы метана концентрируются в высоких широтах Северного полушария. Один из центров расположен в Западной Сибири, а область повышенного образования газа простирается через Северную Европу. Были найдены бактерии, в частности метаносарцина, образующие метан при низких положительных температурах (+ 5 ^оС).

Довольно много метана заложено в осадках на континентальном шельфе и ниже слоя вечной мерзлоты в Арктике в виде клатратов – молекулярных решеток, состоящих из молекул СН₄ и Н₂О. Основной структурный элемент этих соединений, имеющих формулу 8 СН₄×46Н₂О, додекар, образованный 20 молекулами воды. Молекулы СН₄ занимают полости образованной структуры, причем они не связаны химически с молекулами воды. Потепление шельфовых вод и таяние вечной мерзлоты могут привести к высвобождению метана.

Кроме того, метан попадает в атмосферу из зон тектонических разломов как на суше, так и на дне океана. Особенно много его выделяется вдоль рифтовых впадин срединно-океанических хребтов, в областях столкновения литосферных плит, где происходят активные вулканические подводные извержения, и на шельфе, где накапливается и преобразуется органическое вещество. Выделяется метан и из возникающих при землетрясениях трещин и разломов в районах скопления нефти и газоконденсатов, месторождений бурого и каменного угля, горючих сланцев и вообще толщ осадочных пород, богатых органикой.

Метан выделяется при разведке и добыче полезных ископаемых, их транспортировке и переработке, при неполном сгорании минерального топлива в двигателях внутреннего сгорания и тепловых электростанциях. По оценкам [19], естественные и антропогенные выбросы составляют примерно 70 % и 30 %, но последние стремительно растут.

Парниковый эффект вызывают и пары воды. Чем больше их в тропосфере, тем сильнее парниковый эффект, а их концентрация, в свою очередь, зависит от приземных температур и площади водной поверхности.

К другим парниковым газам относятся оксиды азота (содержание в атмосфере растет ежегодно на 0,3 %), озон, фреоны. Вклад в парниковый эффект составляет у СО₂ от 50 %; СН₄ – 18 %; фреонов – 8 %; оксидов азота – 3 %. Всего известно 30 парниковых газов.

Таким образом, парниковый эффект имеет многокомпонентную природу. Особенно велика роль в парниковом эффекте органических соединений, так как для них характерна удельная абсорбция ИК-радиации, намного превосходящей эту величину для СО₂. Так, одной молекулой метана поглощается в 25 раз больше ИК-радиации в спектральном диапазоне окна прозрачности, чем молекулой СО₂. Еще более интенсивное поглощение типично для галогенопроизводных – фторхлоруглеродов (фреонов) и фторбромуглеродов (галонов). Ниже приведены оценки так называемых «потенциалов глобального потепления» (Global-Warming-Potentials, GWP) для некоторых из этих примесей [8]:

CHCl₃ 15 ; CHClF₂ (F-22) 4300

CH₃Cl 27 ; CFCl₃ (F-11) 5000

CH₂Cl₂ 28 ; C₂Cl₃F₃ (F-113) 5000

CH₃CCl₃ 360 ; C₂ClF₅(F-115) 6200

C₂H₃F₂Cl (HCFC-142в ) 1200 ; C₂Cl₂F₄ (F-114) 6900

C₂H₃FCl₂ (HCFC-141в) 1800 ; CF₂Cl₂ (F-12) 7900

CCl₄ 2000 ; CCl₃F (F-13) 8100

Значения GWP показывают вклад одного моля данного газа в усиление парникового эффекта относительно «стандарта», которым служит диоксид углерода.

Проанализировав динамику накопления СО₂, метана, CFCl₃ (фреон 11) и CF₂Cl₂ (фреон 12), Дикинсон и Сисрон (1985 г.) пришли к выводу, что вероятное увеличение температуры земной поверхности к 2050 г. может составить 1–5 К. Проведенные расчеты показали, что увеличение концентраций парниковых газов может оказать существенное влияние и на термический режим верхних слоев атмосферы: удвоение концентрации СН₄ и СО₂ должно привести к уменьшению средней температуры мезосферы и нижней термосферы примерно на 10 и 50 К соответственно.

Последствия увеличения содержания в атмосфере парниковых компонентов ощущаются уже сейчас: за последние 140 лет наблюдается хотя и неравномерный, но в целом положительный тренд среднеглобальной среднегодовой температуры приземного воздуха, составивший к 1990 г. 0,6 К. Результаты численного моделирования показали, что происшедшие за последние 20 лет увеличения температуры выходят за пределы естественных климатических флуктуаций. Прямым следствием потепления стало уменьшение площади льдов в высоких широтах (площадь льдов в Гренладском море с 700 тыс. км² в конце XIX в. уменьшилась до 400 тыс. км² в 1990 г). Поэтому некоторыми исследователями прогнозируется повышение к концу XXI в. (на 2080-е г.) уровня Мирового океана на 44 см.

Утепляющий эффект парниковых газов зависит не только от их количества в атмосфере, но и от относительной активности действия на одну молекулу.

Если по данному показателю СО₂ принять за единицу, то как будет распределена активность действия по метану, фреонам и оксидам азота…

[1] СО₂ – 1; СН₄ – 25; фреоны – 11000; NO_x – 165;

[2] СО₂ – 1; СН₄ – 15; фреоны – 800; NO_x – 100;

[3] СО₂ – 1; СН₄ – 5; фреоны – 400; NO_x – 20;

[4] СО₂ – 1; СН₄ – 20; фреоны – 1000; NO_x – 3000.