Атмосфера Земли обеспечивает нашу жизнь не только потому, что мы дышим кислородом и питаемся продуктами фотосинтеза. Она «согревает» земную поверхность. Без атмосферы средняя температура близ земной поверхности была бы около -18°С, вместо ныне существующей +15°С. Весь приходящий солнечный свет, с энергией, эквивалентной приблизительно трем 100-ваттным электрическим лампочкам на 1 м², достигал бы земной поверхности и отражался бы от нее в виде инфракрасного излучения, как от гигантского радиатора. Это тепло беспрепятственно уходило бы в космос. Но благодаря атмосфере лишь часть тепла рассеивается в пространстве. Остальная часть захватывается нижним слоем воздуха, содержащим водяные пары, СО2, метан и другие газы. Все эти газы поглощают (абсорбируют) исходящую инфракрасную радиацию и переизлучают тепло обратно к поверхности Земли. В целом этот процесс называется парниковым эффектом; большая его часть обусловлена главным парниковым газом — парами воды.

Люди не могут контролировать содержание паров воды в атмосфере. Но мы, как показано на рис. 1, производим и выбрасываем в воздух другой парниковый газ, который увеличивает нагревание воздуха — двуокись углерода СО2.

Содержание двуокиси углерода в атмосфере в последние годы значительно увеличилось (рис. 2), причем основным фактором, обусловившим это увеличение, являются антропогенные выбросы этого газа вследствие сжигания ископаемого топлива. В 1981 году, например, было выброшено 5,3x10⁹ т СО2. Общий выброс СО2 за период с XIX столетия до 1980 года составляет около 160x10⁹ тонн. При этом величина выброса растет со средней скоростью 2,5% в год. Вдобавок к промышленному выбросу, сжигание лесов и древесины, а также минерализация гумуса пахотных почв, как было показано на рис. 1, вносят значительный вклад в антропогенный поток СО2. Точная оценка факторов сложна, но несомненно, что именно человеческая деятельность приводит к увеличению концентрации двуокиси углерода в атмосфере. Самый большой поставщик СО2 — США, затем следует Россия и Китай (рис. 3). В таких регионах, как Африка и Южная Америка, выброс СО2 обусловлен главным образом сведением лесов и сжиганием древесного топлива.

Рис. 2. Рост содержания диоксида углерода в атмосфере (ppmv — одна миллионная по объему). Флюктуации отражают сезонные вариации. Низкие летние значения объясняются тем, что СО2 потребляется растениями. Данные собраны в обсерватории Маунт-Лоа на Гавайских островах (данные Института океанографии Скриппса).

Рис. 3. Мировой выброс углекислоты в результате хозяйственной деятельности в 1990 году.

За год за счет сжигания ископаемого топлива и сведения лесов в атмосферу уходит более 1 т углерода на каждого жителя Земли. Основные поставщики СО2 — развитые страны. На них приходится около 70% всего антропогенного выброса СО2. Большие выбросы в Восточной Европе связаны не только с развитием промышленности, но и с устаревшими технологиями. Так, в бывшем СССР объем производства на душу населения составлял 2/3 европейского, а объем выбросов на душу населения был в два раза выше.

Двуокись углерода — не единственный газ, который приводит к изменениям температуры. Хотя концентрации других газов достаточно низкие, их совокупный эффект может быть значительным. В таблице 1 перечислены основные газы, вносящие свой вклад в парниковый эффект.

Таблица 1.

Основные газы, обусловливающие парниковый эффект

Примечание: С(1880) — предполагаемая концентрация в 1880 г.; С (1990) — концентрация в 1990 г.; С(2030) — прогнозируемая концентрация в 2030 г.; Р — среднегодовой прирост концентрации (% в год); V — вклад в потепление (%); Т- период сохранения газа в атмосфере (лет); ppm — одна миллионная часть, ppb — одна миллиардная по объему.

Кроме концентрации газа, большое значение имеют период сохранения его молекул в атмосфере и эффективность взаимодействия с тепловым излучением. Так, например, молекула метана остается в атмосфере около 11 лет и абсорбирует тепловое излучение приблизительно в 15 раз более эффективно, чем молекула СО2. Доля метана в суммарном тепличном эффекте оценивается в 15%, доля фреонов — от 15 до 20%. Вызывает тревогу увеличение концентрации метана в атмосфере. Она оставалась неизменной почти в течение 1000 лет, а с начала XIX столетия начала расти, и сейчас почти удвоилась (рис. 4). Основные источники выброса метана антропогенного происхождения: животноводство, рисовые поля, добыча угля, а также природные болота.

Рис. 4. Увеличение концентрации метана в атмосфере, оцененная по анализу воздуха, сохранившегося в пузырьках в глетчерном льду (Khalil, Rassmuscu, 1987). ррв — одна миллиардная часть по объему.

Содержание двуокиси азота также увеличилось в последние годы. Источниками этого вещества могут быть сжигание топлива, азотные удобрения, сведение лесов, сжигание биомассы.

Страница 2 из 7 Все страницы