Žemės balansas ir klimato kaitos spartinimas

Perskaitykite šį straipsnį, kad sužinotumėte apie energijos balansą Žemėje ir spinduliavimo klimato kaitą.

Įvadas:

Mūsų žemė gauna trumpą bangų spinduliavimą iš saulės; trečdalis iš jų atsispindi ir likusi dalis sugeria atmosferą, vandenynus, žemę, ledą ir biotą. Iš saulės spinduliuotės sugeriama energija ilgalaikėje pusėje yra subalansuota iš žemės ir jos atmosferos.

Tačiau pusiausvyra tarp įsisavintos ir spinduliuojamos infraraudonųjų spindulių spinduliuotės gali pasikeisti dėl daugelio gamtinių veiksnių, pvz., Saulės energijos, lėto žemės orbitos pokyčių ir antropogeninių veiksnių, sukeliančių šiltnamio efektą, globalinį atšilimą, branduolinę žiemą ir išeikvojimą. ozono sluoksnis ir ozono skylė Antarktidoje. Infraraudonųjų spindulių absorbcija paprastai vadinama spinduliuojančia spinduliuote.

Mūsų atmosfera yra padalyta į įvairius horizontalius sluoksnius. Kiekvienas jų pasižymi jo temperatūros profilio nuolydžiu. Nuo žemės paviršiaus šie sluoksniai vadinami troposfera, stratosfera, mezosfera ir termosfera. Troposferoje ir mezosferoje temperatūra mažėja su aukščiu, o stratosferoje ir termosferoje ji didėja su aukščiu.

Šiuos sluoksnius atskiriantys pereinamieji aukščiai vadinami tropopauzės, stratopauzės ir mezopauzės. Troposferoje susidaro daugiau kaip 80% atmosferos masės ir visų vandens garų debesų bei kritulių. Pusiaujo pusėje jis gali būti apie 18 km, tačiau vidurio platumose jis gali nukristi iki 10-12 km, o poliai - tik apie 5-6 km. Troposferoje temperatūra paprastai mažėja 5–7 ° C / km.

Šis regionas paprastai yra labai turbulentinė vieta, nes yra stiprūs vertikalūs judesiai, dėl kurių greitai ir visiškai susimaišo oras. Šis maišymas pagerina oro kokybę, nes jis greitai mažina įvairius teršalus. Virš troposferos yra stratosphese, kuri yra stabilus sauso oro sluoksnis.

Teršalai, patekę į stratosferą, gali išlikti daugelį metų, kol jie grįžta į troposferą, kur jie lengviau išsklaidomi ir galiausiai pašalinami nusėdimu arba nusodinimu. Stratosferoje trumpos bangos ultravioletinės spinduliuotės sugeria ozonas (O ₃ ) ir deguonis (O ₂ ), kad oras būtų šildomas. Gauta temperatūros inversija sukelia šios zonos stabilumą. Troposfera ir stratosfera kartu sudaro apie 99, 9% atmosferos masės.

Po stratosferos yra mezosfera. Šiame regione taip pat greitai susimaišo oro. Virš mesosferos yra termosfera. Termosferoje šildymas priklauso nuo saulės energijos sugerties atominiu deguonimi. Termosferoje randama tanki įkrautų dalelių juosta, vadinama jonosfera. Jis atspindi radijo bangas atgal į žemę, todėl prieš išradus palydovus, jonosfera buvo ypač svarbi pasauliniams ryšiams.

Šiltnamio efektas:

Trumpos bangos saulės spinduliai, kurių bangos ilgis yra mažesnis nei 3 µm, gali lengvai prasiskverbti pro atmosferą, o žemės paviršiaus spinduliuojamos ilgos bangos (daugiau kaip 3 µm) spinduliavimas iš dalies absorbuojamas atmosferoje esančių mikroelementų skaičiumi. Šios dujos yra žinomos kaip šiltnamio efektą sukeliančios dujos. (ŠESD).

Pagrindinės šiltnamio efektą sukeliančios dujos yra anglies dioksido (CO ₂ ) metano (CH ₄ ) azoto oksidas (N ₂ O), vandens garai ir ozonas (O ₃ ), esantys troposferoje ir stratosferoje. Be šių natūralių šiltnamio efektą sukeliančių dujų pastaraisiais dešimtmečiais į sąrašą įtraukiami ir chlorfluorangliavandeniliai (CFC) bei kiti halogeno angliavandeniliai dėl įvairių žmonių veiklos.

Kai saulės spinduliuotė ar kosminiai spinduliai praeina per atmosferą, juos veikia įvairios dujos ir aerozoliai ore. Šios dujos gali leisti spinduliuotės energijai ar saulės spinduliams peršokti, arba atspindėti spindulius, arba jie gali juos sustabdyti sugerdami šiuos gaunamus spindulius.

Be to, šios dujos taip pat sugeria žemės paviršiaus spinduliuojamus infraraudonuosius spindulius (1R). Didžiąją dalį ilgosios bangos terminės spinduliuotės, kurią skleidžia žemė, sugeria radioaktyviai aktyvios šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Vandens garai (H ₂ O), kurie yra labai svarbūs šiltnamio efektą sukeliančios dujos, stipriai sugeria šiluminę spinduliuotę, mažesnę nei 8 µm ir daugiau kaip 18 µm, taip pat juostas, kurios yra centruojamos ties 2, 7 µm ir 4, 3 µm.

Nustatomas 7-12 µm atmosferos langas, kuris yra santykinai aiškus dangus, kad būtų išvengta antžeminės spinduliuotės. Šių bangų ilgių spinduliuotė lengvai pereina per atmosferą, išskyrus mažą, bet gana svarbią absorbcijos juostą tarp 9, 5 μm ir 10, 6 μm, kuri yra susijusi su ozonu. Visas gaunamas saulės spinduliavimas, kurio bangos ilgis yra mažesnis kaip 0, 3 µm, ty ultravioletinė (UV) spinduliuotė, sugeria deguonį ir ozoną.

Šis UV spinduliuotės sugėrimas vyksta stratosferoje, kuri apsaugo žemės paviršių nuo žalingų ultravioletinių spindulių. Radioaktyviai aktyvios šiltnamio efektą sukeliančios dujos sugeria bangos ilgį, ilgesnį nei 4 µm. Dėl šios absorbcijos pašildoma atmosfera, kuri tada spinduliuoja energiją atgal į žemę ir taip pat erdvę, kaip parodyta diagramoje (1 pav.). Šios šiltnamio efektą sukeliančios dujos veikia kaip šiluminė antklodė visame pasaulyje, padidinančios žemės paviršiaus temperatūrą.

Sąvoka „šiltnamio efektas“ pagrįsta tradicinio šiltnamio, pagaminto iš stiklo, koncepcija. Stiklas lengvai persiunčia trumpųjų bangų saulės spindulius į šiltnamį ir sugeria visą ilgą bangų spinduliuotę, kurią spinduliuoja žalias namas. Ši spinduliuotės spąstai yra iš dalies atsakingi už aukštesnę temperatūrą žaliojo namo viduje. Didžioji šio poveikio dalis yra tik dėl to, kad sumažėjo vidinė erdvė, kurią sukelia aptvaras. Automobilio interjero šildymas po parkavimo saulėje yra dar vienas paprastas šiltnamio efekto pavyzdys.

Jei žemė neturėtų natūralaus šiltnamio efekto, jo vidutinė temperatūra būtų -19 ° C. Taigi galime pasakyti, kad šiltnamio efektas yra atsakingas už žemės atšilimą. Nors šiltnamio efektas yra natūralus reiškinys ir jis buvo buvęs nuo neatmenamų laikų, tačiau po Pramonės revoliucijos arba galime pasakyti, kad nuo 1950 m. Dėl sparčios industrializacijos, miškų pjovimo žemės naudojimui ir didžiulio transporto priemonių skaičiaus padidėjimo ir kt. šiltnamio efektą sukeliančios dujos, aplinkoje esančios dujos didėja daug kartų, dėl to žemės temperatūra didėja daug greičiau. Tai yra pagrindinė visų išsivysčiusių ir besivystančių šalių susirūpinimo priežastis.

Klimato kaitos spartinimas:

Nors šiltnamio efektas yra natūralus reiškinys, kuris yra atsakingas už tai, kad žemės temperatūra būtų aukštesnė nei 34 ° C, nei būtų buvę, jei atmosferoje nebūtų radiatyviai aktyvių dujų. Dabar aišku, kad dėl daugelio dujų ir aerozolių išmetamų teršalų šaltiniai daro įtaką šiltnamio efektui, o tai lemia būsimo pasaulio klimato prognozavimo neapibrėžtumą.

Gaunama saulės energija, kurią sugeria žemė ir jos atmosfera, yra 235 w / m ², kuri yra subalansuota 235 w / m ² išėjimo iš ilgos bangos spinduliuotės. Jei dėl kokios nors priežasties į gaunamą spinduliuotės energiją pridedama papildoma energijos, tada laikinai ši pusiausvyra bus sutrikdyta, nors laikui bėgant klimato sistema prisitaikys prie šio pokyčio arba padidins arba sumažins paviršiaus temperatūrą. žemę, kol likutis bus atkurtas. Matematiškai mes galime atstovauti procesą taip. Iš pradžių subalansuota sistema turi vienodą įsiurbiamą saulės energiją (Qabs) ir išeinančią spinduliuotės energiją (Qrad)

Kai sistema susilpnina spinduliavimo, ty AF (w / m ² ), įeinančią sugeriamą energiją, laiku bus sukurta nauja pusiausvyra, kad

čia deltos reiškia absorbuotų ir spinduliuojančių energijos kiekių pokyčius. Atimant 1 iš 2 suteikia

Iki šiol mes apibūdinome šiltnamio efektą kaip gamtos reiškinį, dėl kurio žemės vidutinė temperatūra yra 34 ° C aukštesnė, o tai būtų buvę, jei atmosferoje nebūtų radiatyviai aktyvių dujų. Klimato kaitos spinduliuotės koncepcija gali būti taikoma šiltnamio efektą sukeliančių dujų (ŠESD) kaupimui atmosferoje, dėl kurios sutrikdoma gaunamų saulės spindulių ir išeinančių sausumos spindulių pusiausvyra.

Jis taip pat gali būti taikomas aerozolių ir kietųjų dalelių pokyčiams dėl gamtinių ir žmogaus sukeltų šaltinių, ozono išsekimo stratosferoje, fotochemiškai pagaminto ozono kaupimosi troposferoje ir saulės spindulių, pasiekiančių žemės atmosferą, kintamumas.

Dėl šių veiksnių galimi ir teigiami, ir neigiami priverstiniai veiksmai. Teigiamas spaudimas prisideda prie visuotinio atšilimo, o neigiamas priverstinis spaudimas prisideda prie žemės atšaldymo. Atmosferoje esančios dujos ir kietosios dalelės gali daryti tiesioginį ir netiesioginį spinduliavimą skatinantį poveikį.

Tiesioginę prievartą sukelia atmosferoje esančios medžiagos, kurios iš tikrųjų buvo išmetamos iš tam tikro šaltinio. Netiesioginiai priverstiniai veiksmai yra tie, kurie atsiranda, kai šios medžiagos sukelia kitus atmosferos pokyčius, turinčius įtakos spinduliavimo atmosferos savybėms.

Pavyzdžiui, aerozoliai daro tiesioginį poveikį priverstiniam poveikiui sugeriant arba atspindint saulės spinduliuotę, tuo tarpu jie taip pat daro netiesioginį poveikį, skatindami debesų albedo pokyčius. Panašiai ir halogeniniai angliavandeniliai, tokie kaip chlorfluorangliavandeniliai (CFC), daro tiesioginį ir netiesioginį poveikį. Tiesioginis halogeno angliavandenilių poveikis yra spinduliuotės stiprinimas, nes šios dujos, ty anglis ir fluoras, chloras ir (arba) bromas sugeria didelius žemės bangos spindulius. Jie taip pat sukelia netiesioginį poveikį sunaikinant ozoną (O ₃ ) stratosferoje.

Ozonas absorbuojamas vidurdienio atmosferos spinduliavimo lange, todėl ozono sunaikinimas atveria langą ir leidžia žemei atvėsti lengviau, kad galėtume pasakyti, kad tiesioginis halogeno angliavandenilių poveikis prisideda prie pasaulinio atšilimo, kai netiesioginis ozono naikinimo poveikis padeda atšaldyti ozoną. planeta. Toliau pateiktoje lentelėje pateikiami dabartinių spinduliavimo verčių skaičiavimai, kuriuos sukelia tiesioginis ir netiesioginis šiltnamio efektą sukeliančių dujų, aerozolių ir kietųjų dalelių bei saulės spindulių poveikis.

Šiame paveiksle halogeninių angliavandenilių indėlis yra supaprastintas, nes jų netiesioginis aušinimo poveikis, susijęs su ozono naikinimu, neįtrauktas į duomenis. Įtraukus tokį netiesioginį poveikį, bendras halogeno angliavandenilių priverstinis kiekis tampa mažiau nei 11%. Dabar aptarsime šias pagrindines šiltnamio efektą sukeliančių dujų detales.

Anglies dioksidas (CO ₂ ):

Tai didžiausia šiltnamio efektą sukeliančių dujų dalis, turinti didžiausią dalį, ty 50–60%, ir sudaro beveik du trečdalius dabartinio spinduliavimo. Pirmieji tikslūs ir tiesioginiai atmosferos anglies dioksido matavimai prasidėjo 1957 m. Pietų polyje ir 1958 m. Monalojoje, Havajuose.

Tuo metu CO ₂ koncentracija buvo apie 315 ppm ir beveik iki 1 ppm per metus iki aštuoniasdešimties metų ir dabar auga maždaug 1, 6 ppm per metus. CO ₂ iš atmosferos paimama augalų fotosintezės procese, kaip parodyta šioje lygtyje

Pavasarį ir vasarą augalų augimas yra didžiausias. CO ₂ lygis nukrenta ir pasiekia žemiausią tašką maždaug spalio mėn. Šiauriniame pusrutulyje. Kvėpavimas, procesas, kuriame gyvena būtybė, naudoja energiją, pirmiau minėta lygtis yra pakeista. Kvėpavimo takuose sudėtinės organinės molekulės suskaidomos į anglies atkurimą į atmosferą.

Rudenį ir žiemą kvėpavimo greitis viršija fotosintezės greitį. Į atmosferą patenka grynasis anglies pakeitimas, dėl kurio šiauriniuose pusrutuliuose maždaug gegužės mėn. Susidaro didžiausia CO ₂ koncentracija. Tokiu būdu anglis nuolat pereina nuo atmosferos į maisto grandinę (fotosintezėje) ir grįžta į atmosferą (kvėpuojant).

Reakcija į kvėpavimą yra tokia:

CO ₂ koncentracija dabar yra beveik 30% didesnė nei prieš pramoninę revoliuciją.

Metanas (CH ₄ ):

Metano kaupimasis atmosferoje sudaro 0, 47w / m2 spinduliuotės, o tai sudaro 19 proc. Iki pramoninių laikų metano koncentracija atmosferoje buvo maždaug 700 milijardų dalių (ppb) daugelį šimtų metų, bet 1800-aisiais. jos koncentracija sparčiai padidėjo. 1992 m. Ji pasiekė 1714 ppb, o tai buvo beveik du su puse karto daugiau nei priešindustrinio lygio.

Metanas yra natūraliai esanti dujos atmosferoje, tačiau dėl žmogaus veiklos jos koncentracija sparčiai didėja. Natūralūs metano šaltiniai yra šlapžemės ir vandenynai, išleidžiantys apie 160 mln. Tonų metano per metus, o žmogaus sukeltas šaltinis sudaro apie 375 mln. Tonų metano dujų. Apie 50% antropogeninių, CH4 emisijų yra žmonių maisto gamybos rezultatas, o apie 27% - dėl iškastinio kuro naudojimo.

Kadangi maisto ir energijos gamyba išauga, kad būtų patenkintas augančio gyventojų poreikis, metano emisijos ir toliau išliks reikšminga visos spinduliavimo jėgos dalis. Žemiau esančioje juostos schemoje (3 pav.) Pavaizduotas procentas įvairių antropogeninių metano emisijų šaltinių.

Metanas turi tiesioginį ir netiesioginį poveikį spinduliavimui. Kadangi CH ₄ atmosferoje yra ilgesnis tarnavimo laikas, jis ir toliau ima infraraudonąją spinduliuotę ilgiau, didindamas jo visuotinio atšilimo potencialą. Taip pat nerimaujama dėl galimybės, kad dėl pasaulinio atšilimo galima atlaisvinti didelį kiekį metano, kuris šiuo metu yra įšaldytas tolimuose pasaulio regionuose, ir galėtų leisti anaerobinį organinių medžiagų skaidymą, užšaldytą permafrostu, ir taip gauti daugiau metano. Įšilimas dėl padidėjusio metano išsiskyrimo gali padidinti pirminį atšilimą.

Azoto oksidas:

Tai dar viena natūraliai atsiradusi šiltnamio efektą sukelianti dujos, kuri dėl žmogaus veiklos padidėjo koncentracijos. Iki pramoninių laikų jo koncentracija buvo 275 ppb. šiuo metu yra 312 ppb, o tai rodo 13% padidėjimą. Azoto oksidas į atmosferą išsiskiria azoto ciklo metu.

Azoto oksidas sudaro 6% spinduliavimo. Natūralūs N2O šaltiniai per metus išleidžia apie 9 milijonus tonų azoto, o didžioji dalis gaunama iš vandenynų ir šlapių miško dirvožemių. Žmonių pagaminti šaltiniai sudaro apie 40% visų N ₂ O emisijų, ty 5, 7 mln. Tonų per metus (IPCC, 1995), kuris daugiausia susijęs su tropiniu žemės ūkiu.

Pagrindiniai N ₂ O emisijų šaltiniai yra miško pavertimas pievomis ir azoto trąšų naudojimas pasėlių plotuose. Kiti šaltiniai yra degalų, kuriuose yra kuro, deginimas, 3 krypčių kataliziniai konverteriai automobiliuose ir daugelis pramoninių procesų, pavyzdžiui, nailono gamyba. N ₂ O taip pat turi ilgą atmosferos trukmę, apytikriai apytikriai 120yrų, o tai reiškia, kad natūralios ciklo sutrikimai turės ilgalaikių pasekmių. Jis slopinamas stratosferoje fotolizės būdu.

Halokarbonai:

Tai yra anglies pagrindu pagamintos molekulės, kuriose yra chloro, fluoro arba bromo. Tai yra stiprios šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Tai taip pat yra labai svarbūs aplinkai, nes jie prisideda prie visuotinio atšilimo ir dėl to, kad yra chloro ir bromo atomų, kurie patenka į stratosferą ir turi galimybę sunaikinti ozono sluoksnį. Halokarbonai apima chlorfluorangliavandenilius. (CFC) ir chlorfluorangliavandeniliai (HCFC).

CFC yra netoksiški, nereaktyvūs ir nedegūs bei vandenyje netirpūs. Dėl savo inertiškumo jie neišnyksta cheminėmis reakcijomis ir neišimami iš troposferos. Taigi jie turi ilgą atmosferos laiką. Jie gali būti pašalinti tik fotolizės būdu, ty suskirstymas pagal trumpųjų bangų saulės spindulius, kurie vyksta, kai molekulės patenka į stratosferą.

Tačiau CFC fotolizės metu išsiskiriantis chloras sunaikina stratosferos ozoną. Siekiant išvengti šios stratosferos ozono sluoksnio, vietoj CFC yra diegiami HCFC. Vandenilio pripildymas nutraukia jų inertiškumą, todėl jie sunaikinami cheminėmis reakcijomis prieš troposferą, kol jie patenka į stratosferą. Tačiau jie vis dar turi gerą potencialą
ozono sluoksnį. Hidrofluorangliavandeniliai (HFC) neturi chloro, todėl jie yra net geriau nei HCFC.

Halonuose yra bromo, kuris taip pat yra ozono naikinimo elementas. Jie yra labai stabilios molekulės ir nesiskirsto troposferoje, todėl po to, kai patenka į stratosferą, jie atleidžia tik tą bromą ir fotolizės metu jie yra suskirstyti. Jie naudojami gesintuvuose.

Ozonas (O ₃ ):

Ozonas turi stiprią absorbcijos juostą 9 μm, ty atmosferos lango viduryje, kuris tampa svarbia šiltnamio dujos, tai yra pagrindinė fotocheminės dūmų dujos, nes smogo gamyba siejama su didele industrializacija, todėl jos koncentracija labiau išsivysčiusiose šalyse ty šiauriniame pusrutulyje nei pietiniame pusrutulyje.

Jų koncentracija taip pat skiriasi sezoniškai, o vasarą didesnė koncentracija, o vasaros mėnesiais energija ozono susidarymui Troposferos ozono spinduliavimas yra gana neaiškus, kuris yra tarp 0, 2-0, 6 m / m ² . Stratosferinės ozono koncentracijos mažėja dėl chloro ir bromo, kurį išskiria UV ekspozicijos CFC ir halonai.

Apskaičiuota, kad stratosferos ozono nuostoliai vidutiniškai yra vidutiniškai neigiami apie -0, 1 w / m ^2, kai koeficientas yra 2. Šis ozono sluoksnis netiesiogiai yra CFC ir halonų naudojimo rezultatas. Taigi šis neigiamas priverstinis spaudimas yra linkęs kompensuoti kai kuriuos teigiamus halogeno angliavandenilių išmetimus. Kadangi po Monrealio protokolo CFC ir halonų išmetimas į atmosferą yra ribojamas, tikimasi, kad artimiausiais metais ozonas pradės atsigauti, o šis neigiamas spaudimas sumažės.

Tokiu būdu matome, kad šių šiltnamių dujų spinduliavimo priverstinis poveikis daro įtaką pasaulio temperatūrai ir klimatui. Teigiamas spaudimas padidina temperatūrą, o neigiamas priverstinis spaudimas sumažėja. Kaip jau aptarėme, šios prievartos priežastys yra ne tik gamtos reiškinys, bet ir dėl žmogaus veiklos, todėl mes turime galvoti du kartus prieš naudojant tokią technologiją, kuri prisideda prie šiltnamio efektą sukeliančių dujų ir klimato atšilimo.

Žaliųjų namų dujos ir pasaulinis klimatas:

CO ₂ koncentracijos padidėjimas, matuojamas 1958 m. Havajų Maunalao observatorijoje, kaip 315 ppm iki 345 ppm 1985 m., Daugiausia susijęs su dviem pagrindinėmis žmogaus veiklos sritimis, ty iškastinio kuro deginimu nerimą keliančiu greičiu ir miško dangos sunaikinimu, kurie laikomi CO ₂ planetos kriauklė. Per pastaruosius metus anglių ir naftos vartojimas daug kartų padidėjo, kaip pavaizduota paveikslėlyje (19) CO ₂ kiekio padidėjimas turi tiesioginį poveikį pasaulinės temperatūros kilimui. Be CO ₂ lygio šiltnamio efektą sukeliančių dujų (šiltnamio efektą sukeliančių dujų) per metus taip pat padidėjo, kaip minėjome anksčiau.

Pasak NASA ataskaitos, CFC padidėjimas yra apie 5% per metus, o metano padidėjimas yra apie 1% per metus. Jei šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekio padidėjimas vyksta dabartiniu greičiu, kiekvienos iš šių dujų, kurios prisideda prie šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekio, dvigubinimo taškas bus 2030 m. Nors šiltnamio efektą sukeliančių dujų poveikis klimatui yra lėtas ir nepastebimas iš karto, bet ilgainiui poveikis klimato kaitai tampa nerimą ir negrįžtamas. 12 pagrindinių šalių išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų procentinė dalis pateikta 5 pav.

Įdomu pažymėti, kad išsiskiriančios šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos išsivysčiusios šalys yra pagrindinės besivystančių šalių indėlio dalis ir tik 15 proc. postindustriniais laikais, nors apie 75% pasaulio gyventojų gyvena trečiųjų šalių šalyse. Iki šiol daugumos šiltnamio efektą sukeliančių dujų išsiskyrė ir pašalino iš troposferos žemės pagrindiniais biogeocheminiais ciklais be žmogaus veiklos kišimosi, bet po pramoninės revoliucijos, ypač nuo 1950 m., Į atmosferą išleidome milžiniškus šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekius. Dabar vis didėja susirūpinimas, kad šios šiltnamio efektą sukeliančios dujos gali padidinti natūralų šiltnamio efektą ir sukelti pasaulinį planetos atšilimą.

Galimas pasaulinio atšilimo poveikis yra toks:

i) Pakilimas jūros lygiu:

Dėl pasaulinio atšilimo šilumos plėtimasis jūroje, kalnų ledynų lydymas, Grenlandijos ledo lydymas ir Antarktidos lakštų lydymas atsiras, o tai lems jūros lygio kilimą.

ii) Pasėlių derlius:

Tikimasi, kad dėl padidėjusio CO2 lygio pasėlių derlius bus padidintas, nors kiti veiksniai gali sumažinti šiuos efektus.

iii) Žmonių sveikata:

Ateinančiais dešimtmečiais, kai pasaulis taps šiltesnis, greičiausiai tropinių ligų paveiks daugiau žmonių.

iv) Vandens balansas:

Nepaisant jūros lygio kilimo ateityje, šiltesnis pasaulis kai kuriose dalyse turės vandens krizę, o kitos dalys bus drėgnesnės nei šiandien. Tokiu būdu bus sutrikdytas vandens balansas. Bendras poveikis pateikiamas žemiau (6 pav.).

Ozono sluoksnio ir radiacijos problema:

Ozono dujos atmosferoje susidaro nedideliais kiekiais. Tai mėlynos spalvos aštrios kvapios dujos. Vidutiniame lygyje kiekviename oro centimetre yra apie ^10–19 dujų, kurių ozono koncentracija yra beveik 0, 1 ppm. Beveik 90% atmosferos ozono yra stratosferoje. Ozonas nuolat gaminamas ir sunaikinamas stratosferoje. Tačiau daugelis teršalų pėdsakų, pvz., NO, NO ₂, CI ir tt, kurios gali lengvai reaguoti su ozonu, eina į stratosferą ir reaguoja su ozonu, kad susidarytų deguonis. Tai paprastai vadinama „Ozono sluoksniu“.

Dėl šios ozono slopinimo stratosferoje ultravioletinės spinduliuotės nuo saulės lengvai pasiekia žemę, nes ozono sluoksnis veikia kaip apsauginis skydas. Šie UV spinduliai turi kenksmingą poveikį mūsų sveikatai, ekosistemoms, vandens sistemoms ir augalijai ir pan. Remiantis 1969-1988 m. Duomenimis, šiauriniame pusrutulyje ozono sluoksnis buvo 3-5–5%.

Paprastai stratosferoje yra trys pagrindiniai ozono sluoksnio išeikvojimo būdai. Sitie yra:

i) Vandenilio sistema

ii) azoto sistema ir. \ t

iii) chloro sistema

i) Vandenilio sistema (OH sistema):

Ši sistema sunaikina tik 10% ozono.

Reakcija matoma virš 40 km virš žemės plutos.

OH taip pat gali būti susidaręs oksiduojant metaną

ii) azoto sistema (N ₂ O sistema):

60% ozono sunaikinimo vyksta per šią sistemą. N ₂ O, kuris gaminamas vandenynuose ir dirvožemyje, mikroorganizmų bakterijų poveikiu, difuzija aukštyn stratosferoje ir ten, kur yra šviesa, jis reaguoja su „0“, kad susidarytų NO, kuris tada sunaikina O3.

Šio proceso reakcijos yra tokios:

iii) chloro sistema (CFCI ₃ arba CF ₂ CI ₂ sistema):

Nors neutralus chloras sunaikina labai mažą ozono kiekį, tačiau chlorfluorangliavandeniliai (CFCl) ir kiti halogeno angliavandeniliai yra pagrindiniai ozono naikintojai. Šie junginiai išlieka inertiški troposferoje, bet susiskaldo į stratosferą.

Reakcijos yra tokios:

Tokiu būdu matome, kad šie procesai sukelia ozono slopinimą stratosferoje. Devintojo dešimtmečio pabaigoje matavimai iš palydovų ir balionų parodė, kad O ₃ išeikvota zona tęsiasi visoje Antarktidoje. Išeikvojimas daugiausia koncentruojamas tarp 12-14 km aukštyje, apimančioje didelę dalį žemesnės stratosferos šiose platumose.

Ši ozono skylė kasmet auga rugpjūčio ir rugsėjo mėnesiais. Ozono skylę sukelia prieštaringas klausimas. Tačiau bendras sutarimas yra tai, kad etapų seka yra atsakinga už peculuar efektyvumą, su kuriuo chloras naikina ozoną virš Antarktidos. Ozono išeikvojimas yra pagrindinė susirūpinimą kelianti priežastis, nes ji veikia kaip saulės ultravioletinės spinduliuotės filtras. Ultravioletinės spinduliuotės juosta, pažymėta UV-C (2, 0 x 2, 9 x 10 ^-7 nm), pašalinama atmosferoje.

Ši UV-C juosta yra mirtina mikroorganizmams ir gali sunaikinti tiek nukleino rūgštis, tiek baltymus. Apsauga nuo UV-C visiškai priklauso nuo jo absorbcijos ozonu. UV spinduliuotės juostos yra 2, 9 × ^10–7 nm ir 3, 2 × 10 ^-7 yra svarbesnės, vadinamos „biologiškai aktyvia UV spinduliuote arba UV-B. juosta. UV-B spinduliai turi žalingą poveikį žmonėms, taip pat augalams ir gyvūnams. Dabar išsamiai aptarsime žalingą UV-B poveikį žmonėms, augalams ir gyvūnams bei mūsų aplinkai.

i) dėl žmogaus sveikatos:

Labiausiai kenksmingas poveikis yra tai, kad odos vėžio dažnis padidėja UV-B spinduliais. Tai du įrodymai: i) odos vėžys dažniausiai yra baltų odų liga, ir žinoma, kad tamsus pigmentas melaninas yra efektyvus UV-B filtras. Antrasis įrodymas - epidemiologija, ty tų veiksnių, kurie įtakoja ligos atsiradimą žmonių populiacijoje, tyrimas. Daugelyje sričių, kuriose yra didelis mirtingumo lygis, pranešama apie tam tikrą odos vėžio formą.

Jis veikia jaunus žmones, nors santykinai vyresnio amžiaus žmonės dažniausiai susiduria su kitomis odos vėžio formomis. Šie vėžiai yra varginantys, bet paprastai gydomi sėkmingai. Melanomos paplitimas per pastaruosius kelis dešimtmečius visose baltos odos populiacijose didėja. Tyrimai rodo, kad melanoma yra susijusi su dideliu UV-B poveikiu.

Pagal EPA atliktą tyrimą, kas 1% sumažėjusios ozono kolonėlės, gali padidėti 3% melanomos vėžio atvejų. Biologiškai aktyvios ultravioletinės spinduliuotės (UV-B) poveikis taip pat gali turėti tiesioginį kenksmingą poveikį žmogaus organizmui, nes šie spinduliai turi tendenciją slopinti organizmo imuninę sistemą. UV-B spinduliai taip pat kenkia mūsų akims.

ii) ant sausumos augalų:

Dažniausiai antžeminiai augalai yra pritaikyti prie dabartinio matomos spinduliuotės lygio ir mažai žinoma apie padidėjusių UV-B spindulių poveikį augaluose. Dauguma padidėjusios UV-B spinduliuotės poveikio tyrimų yra sutelkti į pasėlius ir iki šiol ištirta daugiau kaip 300 rūšių, iš kurių du trečdaliai rodo tam tikrą jautrumą spinduliuotei, nors skirtingų rūšių ir netgi skirtingų kultūrų jautrumo laipsnis tos pačios rūšies gyvūnai labai skiriasi.

Jautrumo simptomai mažina augalų augimą, mažesnius lapus, sumažina fotosintezės efektyvumą ir sumažina sėklų bei vaisių derlių. Kai kuriais atvejais taip pat matyti augalų cheminės sudėties pokyčiai, darantys įtaką jų maisto kokybei. Nors apie UV-B spindulių poveikį miško augmenijai yra nedaug duomenų, tačiau jie rodo, kad padidėjęs UV-B lygis taip pat gali turėti įtakos miškų produktyvumui.

Taip pat teigiama, kad sumažėjęs augalų augimas, kurį sukelia biologiškai aktyvūs ultravioletiniai (UV-B) spinduliai, gali pakenkti natūralių ekosistemų subtiliai pusiausvyrai, todėl gali būti paveiktas augalų pasiskirstymas ir gausumas.

iii) dėl jūrų ekosistemų:

Gyvenimas vandenynuose taip pat yra jautrus UV spinduliams. Yra įrodymų, kad aplinkos saulės UV-B spinduliuotė taip pat yra svarbus ribojantis veiksnys jūrų ekosistemose, nors tai nėra toks svarbus veiksnys, kaip matoma šviesos ar maistinių medžiagų temperatūros temperatūra. Pagerintos UV-B spinduliuotės poveikis priklauso nuo gylio, į kurį jis patenka. Skaidriuose vandenyse jis yra daugiau nei 20 m, bet neaiškiuose vandenyse jis yra tik 5 m.

Padidėjusi UV-B spinduliuotė parodė, kad kenkia daugeliui mažų vandens organizmų, zooplanktonų, lervų krabų ir krevetių bei jauniklių. Fitoplanktono fotosintezės sumažėjimas pastebimas dėl UV spindulių.

iv) dėl klimato:

Mūsų pagrindinis rūpestis yra susijęs su pagrindiniu ozono vaidmeniu atmosferos temperatūroje. Su kūrybiniu ir destruktyviu ozono ciklo etapu yra bendra saulės spindulių absorbcija, kuri galiausiai išsiskiria kaip šiluma stratosferoje. Tai šildo stratosferą ir sukelia temperatūros inversiją tropopauzėje, užkrėsti stratosferą be ozono sluoksnio. Tokiu būdu stratosferos ozono išsekimas šį regioną atvėsintų ir tam tikru mastu pakeistų stratosferos temperatūros struktūrą.

Atmosferos spinduliuotė ir branduolinė žiema:

Kietosios dalelės ir aerozoliai daro įtaką klimatui, sutrikdydami saulės spindulių srautą žemės atmosferos sistemoje. Šis silpninimas ar saulės spinduliuotės sumažėjimas, atsirandantis dėl kietųjų dalelių ir aerozolių buvimo atmosferoje, yra atmosferos drumstumo požymis, kuris yra susijęs su atmosferos dulkėtumu ar nešvarumu.

Kai spinduliuotė patenka į aerozolį atmosferoje, tada, jei dalelė yra optiškai skaidri, nei spinduliuotės energija, ji nepakeičiama ir nekeičiama atmosferos balanse. Paprastai spinduliuotė atsispindi, išsklaidoma ar absorbuojama, o atspindžio, sklaidos ar absorbcijos dalis priklausys nuo „dalelių dydžio, spalvos ir koncentracijos atmosferoje, taip pat nuo pačios spinduliuotės pobūdžio. Kietosios dalelės arba aerozoliai, kurie išsklaido ar atspindi spinduliuotę, padidina atmosferos albedą ir sumažina saulės spindulių, patenkančių į žemės paviršių, kiekį.

Aerozoliai arba kietosios dalelės, kurios sugeria spinduliuotę, turi priešingą poveikį ir padidina gaunamos saulės spinduliuotės kiekį. Kiekvienas iš šių procesų gali pakeisti Žemės energijos biudžetą, nes jie gali keisti radiacijos kelią per atmosferą. Be to, kad aerozoliai taip pat trikdytų įeinančios saulės spinduliuotės srautą, jie taip pat daro poveikį sausumos spinduliuotei.

Žemės paviršius, esant žemesniam energijos lygiui, spinduliuoja energiją spektro infraraudonųjų spindulių gale. Kietosios dalelės ir aerozoliai, pvz., Suodžių, smėlio ir dulkių dalelės, išleidžiamos į ribinį sluoksnį, lengvai absorbuoja infraraudonąją spinduliuotę, ypač jei jos yra didesnės nei 1, 0 mm skersmens ir dėl šių absorbcijos temperatūros troposferoje yra tendencija didėti. Didelis kietųjų dalelių kiekis išleidžiamas į aplinką per natūralius procesus, tokius kaip ugnikalnių išsiveržimai.

Išleidžiamos kietosios dalelės pašalinamos iš šaltinių vietos atmosferos cirkuliacijos vėjo ir oro slėgiu tolimose vietose. Žmogaus veikla sukuria tik 15–20% kietųjų dalelių, o pagrindinis tokių medžiagų šaltinis yra karas, pvz., 1991 m. Persijos įlankos karo metu Irako pajėgos sudegino daugiau nei 600 naftos gręžinių. Šie šuliniai daugelį mėnesių ir toliau degino.

Per tą laiką į aplinką pateko didelis dūmų, SO ₂, CO ₂, nudegusių angliavandenilių ir nitratų kiekis. Dauguma šio klausimo liko apatinėje troposferos pusėje 5 km aukštyje nuo žemės paviršiaus. Per pastaruosius penkiasdešimt metų, nepaisant susitarimų tarp supervalstybių apriboti branduolinių ginklų naudojimą, daugelis šalių tęsiasi.

Šių ginklų iškritimas ir jonizuojančiosios spinduliuotės teršia atmosferą nerimą keliančiu greičiu. Dabar šiuolaikinėje viršenybės mūšyje taip pat pridedama nauja branduolinės žiemos galimybė, kuri galbūt yra galutinis smūgis visiems branduolinių mainų išgyvenusiems. Branduolinės žiemos hipotezė, pagrįsta prielaida, kad branduolinio karo metu atmosferoje išsiskyręs dūmai ir dulkės padidins atmosferos drumstumą tokiu mastu, kad didelė gaunamos saulės spinduliuotės dalis negalėtų pasiekti apatinės atmosferos ir žemės paviršiaus. Taigi žemės temperatūra smarkiai sumažės.

Tikėtina, kad atogrąžų regionų augmenija patirs didelę žalą. Tropiniai augalai klesti švelniai subtilioje temperatūroje. Jie yra jautrūs vidutiniam temperatūros kritimui ir negali išsivystyti atsparumo šalčiui, nes tai daro vidutinio klimato augalai. Žemos temperatūros ir silpnos apšvitos sąlygomis žiemą jie gali išnykti šiuose regionuose. Be žalos gamtinei ekosistemai augalams, taip pat bus pažeisti auginami augalai.

Tropiniai augalai, pvz., Ryžiai, kukurūzai, bananai ir kt., Paprastai sugadinami dėl temperatūros sumažėjimo iki 7–10 ° C net kelias dienas, o vidutinio atšaldymo pakaktų, kad būtų išvengta pasėlių. Jau dabar susiduriame su pasėlių trūkumo problema, kurią dar labiau sustiprins branduolinė žiema.

Be šių žemų temperatūrų, žemo apšvietimo lygio ir stiprių audrų atmosferos poveikio, mes taip pat susidurtume su nuolatiniu radioaktyviu kritimu, aukštu toksiškos oro taršos lygiu ir ultravioletinės spinduliuotės padidėjimu. Visi šie poveikiai kartu su maisto ir geriamojo vandens trūkumu padarytų gyvenimą labai stresą ir pavojingą. Taigi, kad išsaugotume savo ateitį ir ateinančių kartų gyvenimą, būtina, kad būtų imtasi būtinų priemonių karams pažaboti ir pasaulio taikos skatinimui ne tik žmonijos labui, bet ir mūsų aplinkos apsaugai.

Radiacija ir visuotinis atšilimas:

Mūsų klimato sistema apima atmosferą, hidrosferą, litosferą ir biosferą. Visa tai yra tarpusavyje susiję, o trikdymas viename paveikia kitą. Atmosferoje CO ₂ ir vandens garai stipriai sugeria infraraudonąją spinduliuotę (14000–25000 nm bangos ilgį) ir efektyviai blokuoja didelę dalį žemės skleidžiamų spindulių.

Tokiu būdu CO ₂ ir vandens garų absorbuota spinduliuotė, ty H ₂ O, iš dalies išsiskiria į žemės paviršių, sukeliantį visuotinį atšilimą. Oda arba juoda anglis tiesiogiai sugeria saulės spinduliuotę ir sukelia 15-30% žemės kaitinimą. Tarptautinė klimato kaitos komisija (IPCC) savo pirmojoje vertinimo ataskaitoje padarė išvadą, kad žemesnės temperatūros lygis iki kito amžiaus pabaigos padidės vidutiniškai nuo 2 ° C iki 6 ° C, o tai turės labai pražūtingų pasekmių.

Pastarąjį šimtmetį pastebėjome, kad dešimtojo dešimtmečio dešimtmetis buvo šiltiausias šiauriniame pusrutulyje. Spinduliuotės pokyčiai ir ugnikalnių aktyvumas laikomi pagrindine karštųjų dešimtojo dešimtmečio metų priežastimi, ypač 1990, 1994, 1997 ir 1998 metais. 1998 m. Londone ji buvo sausiausia vasara 300 metų, o Vokietija patyrė karščiausią vasarą.

Japonijoje sausra buvo tokia didelė, kad ten buvo uždarytos tūkstančiai gamyklų. Dėl temperatūros kilimo ledo poliai labai greitai ištirpsta, dėl to padidėja jūros lygis. Šiltuoju klimatu sniego ir ledo danga žemėje linkusi mažėti. Kadangi sniegas ir ledas yra geri gaunamos spinduliuotės atšvaitai, todėl sniego ir ledo sumažėjimas padidins spinduliuotės absorbciją ir padidins žemės atšilimą. Kadangi temperatūra didėja, dirvožemis tampa sausas, o dulkės ir kietosios dalelės lengvai patenka į atmosferą.

IPCC teigia, kad iki 2100 m. Jūros lygis pakils 30-110 cm, jei mūsų dabartinis energijos vartojimo modelis išliks toks. Jūros lygio kilimas turės didelį poveikį. Galima užtvindyti daug tankiai apgyvendintų vietovių, gali atsirasti rimta pakrančių zonų erozija, druskos vandens įsiskverbimas į sausumos teritorijas daugelį geriamojo gruntinio vandens užterštų, o daugiau kaip 30 proc. Yra tikimybė, kad Indijos ir Ramiojo vandenyno vandenyse išnyks daug gražių salų, tokių kaip Maldyvai, Maršalo sala, Tonga, Tavalu ir kt. Pavojus kyla daug mažų pakrančių zonų.

Kiti poveikiai yra termanolio cirkuliacijos lėtėjimas, ozono sluoksnio išsekimas, intensyvūs uraganai, jūros vandens pH sumažėjimas ir infekcijų bei ligų, tokių kaip dengės karščiavimas, burbulinė marka, virusinės infekcijos ir daugybė kitų bakterinių ligų, plitimas. Be to, kils daugelio augalų ir gyvūnų rūšių išnykimo pavojus.

Visuotinis atšilimas kai kuriuose regionuose sukels šiltesnę temperatūrą, o kai kuriose vietovėse - sausumas, todėl atsiras dislokacijos, kurios viršytų bet kurios šiuolaikinės visuomenės kontrolę. Nei vienas žemynas nebuvo išgelbėtas nuo neigiamo pasaulinio atšilimo poveikio.

Kai kurie pasaulinio atšilimo padariniai per pastaruosius du dešimtmečius atspindi šias pasekmes:

1. Vidutinis jūros lygis pakilo 15 cm.

2. At Antarctica melting of ice has reduced the population of Adelie Penguins by one third in last 25 years.

3. Australia had experienced its worst drought in 2003, which was due to Elnino effect ie the warming of the equatorial Pacific Ocean.

4. New York experienced driest July in 1999 with temperature raising above 35°C for nearly 15 days.

5. In Tibet, warmest days temperatures were recorded in June 1998, in Lhasa with temperature exceeding 25°C for almost the whole month.

6. In Spain in 2006 severe drought was experienced and more than 306, 000 hactare of forests went up in flames

7. According to the United Nations Environment Programme (UNEP) reports the Arctic Permafrost is melting due to global warming and releasing carbon and methane locked in it.

8. Himalayan glaciers are receding at an alarming rate. These are origin of most of the rivers of North India. The Gangotri glacier is a major source of mighty Ganga, and tributaries of Ganga constitute the lifeline of hundreds of millions of people living in Gangetic basin. According to one report of International Commission for Snow and Ice, the Gangotri glacier is receding 20- 30 metres per year and had lost about one third of its 13 km length. Drying of this glacier means drying of Ganga which will have devastating consequences for the people of Gangetic basin.