Изменение состава и параметров атмосферы

Парниковый эффект. Для последних 20 лет характерны климатические аномалии. Так, среднегодовые глобально усредненные температуры воздуха у поверхности Земли были наивысшими за последние 130 лет. Во многих местах отмечены сильные региональные аномалии в виде засух или, наоборот, необычайно обильных осадков, наводнений и т.д. Среднегодовая температура за последнее столетие выросла примерно на полградуса. За 100 лет уровень Мирового океана поднялся на 10-15 мм. Частично это объясняется его тепловым расширением, частично – таянием ледников.

Большинство ученых считает, что указанные аномалии вызва­ны изменением химического состава атмосферного воздуха с рос­том концентрации углекислого газа.

Суть парникового эффекта – парнико­вые газы хорошо пропускают солнечное излучение, доходящее до поверхности Земли и нагревающее ее, и заметно поглощают от­раженное тепловое (длинноволновое) излучение нагретой по­верхности и нижних слоев атмосферы. Часть этого поглощенного теплового излучения возвращается атмосферой к поверхности Земли. Не будь этого эффекта, средняя температура земной по­верхности была бы на 3,2-5,0 °С ниже нынешних 14,5 °С.

В 1956 г. во время первого Международного геофизического года на основе многочисленных измерений, проведенных вдали от городов и промышленных центров, было установлено, что концентрация углекислого газа по объему равна 0,028 %. Провер­ка состава атмосферного воздуха в 1985 г. показала, что содержа­ние углекислого газа в нем возросло до 0,034 %. В настоящее время в атмосферу выбрасывается более 25 млрд.т СО₂, при этом 45 % дало сжигание угля, 40 % – нефти и 15 % – газа.

Согласно расчетам при таких темпах годовое потепление для суши будет около 1 ккал/см² в год. Исходя из этого к 2025 г. вероятное повышение средней глобальной температуры составит 2,5 °С, а к 2050 г. – 3-4 °С. При этом рост температуры будет не­сколько выше для Северного полушария Земли. Расчеты показы­вают, что увеличение средней глобальной температуры даже на 1^оС приведет к значительному изменению атмосферной циркуля­ции и условий увлажнения почвы. Последствием потепления будет подъем уровня Мирового океана на 0,5-1,5 м, что приведет к зато­плению громадных прибрежных территорий, увеличению частоты и силы тайфунов, ураганов, торнадо и других глобальных возму­щений атмосферы.

Для территории России такое потепление скажется на смеще­нии зон, оптимальных для земледелия, на север и увеличении стока рек, текущих с севера на юг. Наряду с этим на севере и вос­токе России начнет оттаивать вечная мерзлота, что усложнит со­хранение возведенных здесь строительных сооружений. Предотвратить глобальное потепление можно только следующими ком­плексными мерами:

- широкое внедрение энерго­сберегающих технологий и устройств;

- экономия иско­паемых видов топлива;

- форсирование научных и опытно-конструк­торских работ в области новых альтернативных источников энергии;

- изменение стиля жизни с целью экономии энергетические ресурсы.

В течение последнего десятилетия ученые и мировая общест­венность обеспокоены судьбой озонового слоя. Озон (изотоп ки­слорода) обладает сильными окислительными свойствами. В ат­мосфере озон встречается у земной поверхности и на высотах до 80 км, однако максимальная его концентрация наблюдается в озоносфере, которая располагается в средних широтах на высоте 20-24 км, в тропиках – на высоте 24-27 км, а в высоких широтах опускается до высот 13-15 км.

Если весь атмосферный озон привести к нормальным условиям земной поверхности (давление 760 мм рт. ст. и температура 0^оС), то средняя толщина озонового слоя не превысит 3 мм.

Озоновый слой, поглощая коротковолновое ультра­фиолетовое излучение Солнца, сохраняет все живое на Земле и предопределяет тепловой режим, а также динамику атмосферы.

Ультрафиолетовое (УФ) излучение – это элек­тромагнитное излучение с длинами волн в диапазоне 1-400 нм:

- длинноволновое излучение УФ-А (длина волны 315–400 нм) характеризуется слабым биологическим воздействием на организм человека;

- средневол­новое излучение УФ-В (280 – 315 нм) сильно воздействует на кожный покров и обладает противорахитным действием, при этом максимально эффективно излучение с длиной волны 297 нм;

- коротковолновое излучение УФ-С (1 – 280 нм) весьма отрицательно воздействует на тканевые белки и липоиды, сетчатку глаза, разрушает кровяные тельца, а также вызывает мутацию молекул ДНК.

Защитные свойства озоно­вого слоя определяются не только его толщиной, но и углом, под которым солнечная радиация падает на Землю. Интенсивность коротковолнового УФ-излучения в тропиках больше, чем в других местах земной поверхности.

На протяжении многих лет в озоновом слое наблюдаются ло­кальные уменьшения содержания озона – озоновые дыры. Под озоновой дырой понимают пространство в озоносфере, характе­ризующиеся значительным понижением концентрации озона (до 50 %) под воздействием естественных и антропогенных факторов. Время от времени эти громадные по площади дыры возникают над разными территориями и висят над ними от нескольких дней до недели, частота их появления увеличивается.

Причиной разрушения озонового слоя является попадание в него хлора и оксидов азота, которые содержатся в основном в промышленных выбросах и выбросах автомобилей. Вследствие разрушения озонового слоя повышается вероят­ность заболевания человека раком кожи. Для предотвращения разрушения озонового слоя необходим отказ от хлорсодержащих веществ. В 1987 г. 34 страны подписали Монреальский протокол об ограничениях производства хлорированных и фторированных углеводородов. Другим направлением является создание систем генера­ции озона в атмосфере, что связано с серьезными затратами.