ظاهرة الاحتباس الحراري والطرق الحديثة لحل المشكلة. حدوث ظاهرة الاحتباس الحراري وأسبابها وعواقبها

مقدمة

1. ظاهرة الاحتباس الحراري: معلومات تاريخية وأسبابها

1.1. معلومات تاريخية

1.2. الأسباب

2. تأثير الاحتباس الحراري: آلية التكوين والتقوية

2.1. آلية ظاهرة الاحتباس الحراري ودورها في المحيط الحيوي

العمليات

2.2. زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري في العصر الصناعي

3. عواقب زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري

خاتمة

قائمة الأدب المستخدم

مقدمة

المصدر الرئيسي للطاقة التي تدعم الحياة على الأرض هو الإشعاع الشمسي - الإشعاع الكهرومغناطيسي الصادر عن الشمس والذي يخترق الغلاف الجوي للأرض. كما تدعم الطاقة الشمسية جميع العمليات الجوية التي تحدد تغير الفصول: الربيع - الصيف - الخريف - الشتاء، وكذلك تغيرات الأحوال الجوية.

حوالي نصف طاقة الشمس تأتي من الجزء المرئي من الطيف، والذي نعتبره ضوء الشمس. ويمر هذا الإشعاع بحرية تامة عبر الغلاف الجوي للأرض ويمتصه سطح الأرض والمحيطات، مما يؤدي إلى تسخينها. لكن الإشعاع الشمسي يصل إلى الأرض يوميًا لعدة آلاف السنين، فلماذا في هذه الحالة لا ترتفع درجة حرارة الأرض وتتحول إلى شمس صغيرة؟

والحقيقة هي أن الأرض وسطح الماء والغلاف الجوي، بدورها، تنبعث منها أيضًا طاقة، فقط في شكل مختلف قليلاً - مثل الأشعة تحت الحمراء غير المرئية، أو الإشعاع الحراري.

في المتوسط، ولفترة طويلة، تذهب إلى الفضاء الخارجي على شكل أشعة تحت الحمراء نفس القدر من الطاقة التي تدخل في شكل ضوء الشمس. وهكذا يتم إنشاء التوازن الحراري لكوكبنا. السؤال برمته هو في أي درجة حرارة سيتم إنشاء هذا التوازن. ولو لم يكن هناك غلاف جوي لكان متوسط ​​درجة حرارة الأرض -23 درجة. يؤدي التأثير الوقائي للغلاف الجوي، الذي يمتص جزءًا من الأشعة تحت الحمراء لسطح الأرض، إلى حقيقة أن درجة الحرارة هذه في الواقع هي +15 درجة. الزيادة في درجة الحرارة هي نتيجة لظاهرة الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي، والتي تشتد مع زيادة كمية ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء في الغلاف الجوي. تمتص هذه الغازات الأشعة تحت الحمراء بشكل أفضل.

في العقود الأخيرة، زاد تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أكثر فأكثر. يحدث هذا بسبب؛ أن حجم حرق الوقود الأحفوري والخشب يتزايد كل عام. ونتيجة لذلك، يزداد متوسط ​​درجة حرارة الهواء على سطح الأرض بنحو 0.5 درجة كل قرن. وإذا استمر المعدل الحالي لاحتراق الوقود، وبالتالي الزيادة في تركيزات الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي، في المستقبل، فمن المتوقع، وفقاً لبعض التوقعات، أن يكون هناك قدر أكبر من الانحباس الحراري للمناخ في القرن المقبل.

1. تأثير الاحتباس الحراري: المعلومات التاريخية والأسباب

1.1. معلومات تاريخية

تم طرح فكرة آلية ظاهرة الاحتباس الحراري لأول مرة في عام 1827 من قبل جوزيف فورييه في مقال “ملاحظة حول درجات حرارة الكرة الأرضية والكواكب الأخرى”، والذي تناول فيه الآليات المختلفة لتكوين مناخ الأرض، في حين نظر في كلا العاملين المؤثرين على التوازن الحراري العام للأرض (التسخين بالإشعاع الشمسي، والتبريد بسبب الإشعاع، والحرارة الداخلية للأرض)، وكذلك العوامل المؤثرة على انتقال الحرارة ودرجات حرارة المناطق المناخية (التوصيل الحراري، الغلاف الجوي والمحيطات) الدوران).

عند النظر في تأثير الغلاف الجوي على توازن الإشعاع، قام فورييه بتحليل تجربة M. de Saussure مع وعاء مغطى بالزجاج، أسود من الداخل. قام دي سوسير بقياس الفرق في درجة الحرارة بين داخل وخارج هذا الوعاء المعرض لأشعة الشمس المباشرة. وأوضح فورييه أن الزيادة في درجة الحرارة داخل هذه "الدفيئة الصغيرة" مقارنة بدرجة الحرارة الخارجية من خلال عاملين: منع انتقال الحرارة بالحمل الحراري (يمنع الزجاج تدفق الهواء الساخن من الداخل وتدفق الهواء البارد من الخارج). وشفافية الزجاج المختلفة في النطاق المرئي والأشعة تحت الحمراء.

كان العامل الأخير الذي حصل على اسم تأثير الدفيئة في الأدبيات اللاحقة - امتصاص الضوء المرئي، مع ارتفاع درجات الحرارة السطحية وتنبعث منها الأشعة الحرارية (الأشعة تحت الحمراء)؛ وبما أن الزجاج شفاف للضوء المرئي وغير شفاف تقريبًا للإشعاع الحراري، فإن تراكم الحرارة يؤدي إلى زيادة في درجة الحرارة يكون عندها عدد الأشعة الحرارية التي تمر عبر الزجاج كافيًا لتحقيق التوازن الحراري.

وافترض فورييه أن الخصائص البصرية للغلاف الجوي للأرض تشبه الخصائص البصرية للزجاج، أي أن شفافيته في نطاق الأشعة تحت الحمراء أقل من شفافيته في النطاق البصري.

1.2. الأسباب

جوهر تأثير الاحتباس الحراري هو كما يلي: تتلقى الأرض الطاقة من الشمس، وخاصة في الجزء المرئي من الطيف، وتنبعث بشكل رئيسي الأشعة تحت الحمراء إلى الفضاء الخارجي.

ومع ذلك، فإن العديد من الغازات الموجودة في الغلاف الجوي - بخار الماء، وثاني أكسيد الكربون، والميثان، وأكسيد النيتروز، وما إلى ذلك - تكون شفافة للأشعة المرئية، ولكنها تمتص الأشعة تحت الحمراء بنشاط، وبالتالي تحتفظ ببعض الحرارة في الغلاف الجوي.

في العقود الأخيرة، زاد محتوى غازات الدفيئة في الغلاف الجوي بشكل كبير. ظهرت أيضًا مواد جديدة لم تكن موجودة سابقًا ذات طيف امتصاص "الدفيئة" - الفلوروكربونات في المقام الأول.

الغازات التي تسبب ظاهرة الاحتباس الحراري ليست فقط ثاني أكسيد الكربون (CO2). وتشمل هذه أيضًا الميثان (CH4)، وأكسيد النيتروز (N2O)، ومركبات الهيدروفلوروكربون (HFCs)، والمركبات المشبعة بالفلور (PFCs)، وسداسي فلوريد الكبريت (SF6). ومع ذلك، فإن احتراق الوقود الهيدروكربوني، المصحوب بانبعاث ثاني أكسيد الكربون، يعتبر السبب الرئيسي للتلوث.

إن سبب الزيادة السريعة في كمية الغازات الدفيئة واضح - فالإنسانية الآن تحرق كمية من الوقود الأحفوري يوميًا تعادل ما تشكلت على مدى آلاف السنين أثناء تكوين رواسب النفط والفحم والغاز. ونتيجة لهذا "الدفع" خرج النظام المناخي عن "التوازن" ونرى عددا أكبر من الظواهر السلبية الثانوية: خاصة الأيام الحارة والجفاف والفيضانات والتغيرات المفاجئة في الطقس، وهذا ما يسبب الضرر الأكبر .

ووفقا للباحثين، إذا لم يتم القيام بأي شيء، فإن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية سوف تتضاعف أربع مرات على مدى السنوات الـ 125 المقبلة. لكن يجب ألا ننسى أن جزءًا كبيرًا من مصادر التلوث المستقبلية لم يتم بناؤها بعد. على مدى المائة عام الماضية، ارتفعت درجات الحرارة في نصف الكرة الشمالي بمقدار 0.6 درجة. ومن المتوقع أن تتراوح الزيادة المتوقعة في درجات الحرارة خلال القرن القادم بين 1.5 و5.8 درجة. الخيار الأكثر احتمالا هو 2.5-3 درجات.

ومع ذلك، فإن تغير المناخ لا يقتصر فقط على ارتفاع درجات الحرارة. تؤثر التغييرات أيضًا على الظواهر المناخية الأخرى. ليس فقط الحرارة الشديدة، ولكن أيضًا الصقيع المفاجئ الشديد، والفيضانات، والتدفقات الطينية، والأعاصير القمعية، والأعاصير يمكن تفسيرها بتأثيرات ظاهرة الاحتباس الحراري. إن النظام المناخي معقد للغاية بحيث لا يمكن توقع تغيره بشكل موحد وموحد في جميع أنحاء الكوكب. ويرى العلماء الخطر الرئيسي اليوم على وجه التحديد في نمو الانحرافات عن القيم المتوسطة - التقلبات الكبيرة والمتكررة في درجات الحرارة.

2. تأثير الاحتباس الحراري: الآلية، التعزيز

2.1 آلية ظاهرة الاحتباس الحراري ودورها في عمليات المحيط الحيوي

المصدر الرئيسي للحياة وجميع العمليات الطبيعية على الأرض هو الطاقة المشعة للشمس. تسمى طاقة الإشعاع الشمسي بجميع الأطوال الموجية التي تدخل كوكبنا لكل وحدة زمنية لكل وحدة مساحة متعامدة مع أشعة الشمس بالثابت الشمسي وهي 1.4 كيلو جول / سم 2. وهذا يمثل واحدًا فقط من ملياري الطاقة المنبعثة من سطح الشمس. ومن إجمالي كمية الطاقة الشمسية التي تدخل الأرض، يمتص الغلاف الجوي -20%. ما يقرب من 34٪ من الطاقة التي تخترق أعماق الغلاف الجوي وتصل إلى سطح الأرض تنعكس عن طريق السحب الجوية والهباء الجوي الموجود فيها وسطح الأرض نفسه. وبذلك فإن -46% من الطاقة الشمسية تصل إلى سطح الأرض وتمتصها. بدوره، ينبعث سطح الأرض والمياه إشعاعات الأشعة تحت الحمراء (الحرارية) طويلة الموجة، والتي تذهب جزئيًا إلى الفضاء وتبقى جزئيًا في الغلاف الجوي، حيث تحتفظ بها الغازات الموجودة في تركيبتها وتقوم بتسخين طبقات الهواء الأرضية. خلقت عزلة الأرض عن الفضاء الخارجي ظروفًا مواتية لتطور الكائنات الحية.

تعود طبيعة ظاهرة الاحتباس الحراري للأغلفة الجوية إلى اختلاف شفافيتها في نطاقات الأشعة تحت الحمراء المرئية والبعيدة. يمثل نطاق الطول الموجي 400-1500 نانومتر (الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة) 75% من طاقة الإشعاع الشمسي، ولا يتم امتصاص معظم الغازات في هذا النطاق؛ إن تشتت رايلي في الغازات وتشتت الهباء الجوي لا يمنع إشعاع هذه الأطوال الموجية من اختراق أعماق الغلاف الجوي والوصول إلى سطح الكواكب. يمتص سطح الكوكب والغلاف الجوي ضوء الشمس (خاصة الإشعاع في المناطق القريبة من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء) ويسخنها. ينبعث السطح الساخن للكوكب والغلاف الجوي في نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة: على سبيل المثال، في حالة الأرض ()، يقع 75٪ من الإشعاع الحراري في نطاق 7.8-28 ميكرون، بالنسبة لكوكب الزهرة - 3.3-12 ميكرون.

الغلاف الجوي الذي يحتوي على غازات تمتص في هذه المنطقة من الطيف (ما يسمى بالغازات الدفيئة - H2O، CO2، CH4، وما إلى ذلك) يكون معتمًا إلى حد كبير بالنسبة لمثل هذه الإشعاعات الموجهة من سطحه إلى الفضاء الخارجي، أي أنه يحتوي على نسبة كبيرة من الإشعاع. بسبب هذه العتامة، يصبح الغلاف الجوي عازلًا جيدًا للحرارة، مما يؤدي بدوره إلى إعادة إشعاع الطاقة الشمسية الممتصة إلى الفضاء الخارجي في الطبقات العليا الباردة من الغلاف الجوي درجة الحرارة الفعالة للأرض كمشع هي أقل من درجة حرارة سطحها.

وبالتالي، فإن الإشعاع الحراري المتأخر القادم من سطح الأرض (مثل فيلم فوق الدفيئة) تلقى الاسم المجازي لتأثير الدفيئة. تسمى الغازات التي تحبس الإشعاع الحراري وتمنع الحرارة من الهروب إلى الفضاء بالغازات الدفيئة. وبفضل ظاهرة الاحتباس الحراري، بلغ متوسط ​​درجة الحرارة السنوية على سطح الأرض خلال الألفية الماضية حوالي 15 درجة مئوية. وبدون ظاهرة الاحتباس الحراري، ستنخفض درجة الحرارة إلى -18 درجة مئوية ويصبح وجود الحياة على الأرض مستحيلا. الغاز الدفيئة الرئيسي في الغلاف الجوي هو بخار الماء، الذي يحبس 60٪ من الإشعاع الحراري للأرض. يتم تحديد محتوى بخار الماء في الغلاف الجوي من خلال دورة المياه الكوكبية ويكون ثابتًا تقريبًا (مع التقلبات الطولية والعرضية القوية). ما يقرب من 40% من الإشعاع الحراري للأرض محصور بواسطة غازات دفيئة أخرى، بما في ذلك أكثر من 20% بواسطة ثاني أكسيد الكربون. المصادر الطبيعية الرئيسية لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هي الانفجارات البركانية وحرائق الغابات الطبيعية. في فجر التطور الجيوكيميائي للأرض، دخل ثاني أكسيد الكربون من خلال البراكين تحت الماء إلى المحيط العالمي، وأشبعه وأطلق في الغلاف الجوي. لا توجد حتى الآن تقديرات دقيقة لكمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في المراحل الأولى من تطوره. بناءً على نتائج تحليل الصخور البازلتية للتلال تحت الماء في المحيط الهادئ والمحيط الأطلسي، خلص عالم الكيمياء الجيولوجية الأمريكي د. ماريه إلى أن محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في المليار سنة الأولى من وجوده كان أعلى بألف مرة مما هو عليه حاليًا - حوالي 39%. ثم وصلت درجة حرارة الهواء في الطبقة السطحية إلى ما يقرب من 100 درجة مئوية، وكانت درجة حرارة الماء في المحيط العالمي تقترب من نقطة الغليان (تأثير "الاحتباس الحراري الفائق"). مع ظهور كائنات التمثيل الضوئي والعمليات الكيميائية لتثبيت ثاني أكسيد الكربون، بدأت تعمل آلية قوية لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي والمحيطات إلى الصخور الرسوبية. بدأ تأثير الاحتباس الحراري في الانخفاض تدريجياً حتى وصل التوازن في المحيط الحيوي إلى ما كان عليه قبل عصر التصنيع والذي يتوافق مع الحد الأدنى لمحتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي - 0.03٪. وفي غياب الانبعاثات البشرية المنشأ، كانت دورة الكربون للكائنات الحية البرية والمائية والغلاف المائي والغلاف الصخري والغلاف الجوي في حالة توازن. ويقدر إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بسبب النشاط البركاني بنحو 175 مليون طن سنويا. يرتبط هطول الأمطار على شكل كربونات بحوالي 100 مليون طن. احتياطي الكربون المحيطي كبير - فهو أكبر بـ 80 مرة من احتياطي الغلاف الجوي. ويتركز الكربون في الكائنات الحية بمقدار ثلاثة أضعاف ما هو موجود في الغلاف الجوي، ومع زيادة ثاني أكسيد الكربون، تزداد إنتاجية النباتات الأرضية.

تؤدي إزالة الغابات ووتيرة التطور الصناعي إلى تراكم الغازات الضارة في طبقات الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تكوين قشرة وتمنع إطلاق الحرارة الزائدة إلى الفضاء.

كارثة بيئية أم عملية طبيعية؟

يعتبر العديد من العلماء أن عملية ارتفاع درجات الحرارة مشكلة بيئية عالمية، والتي، في غياب السيطرة على التأثير البشري على الغلاف الجوي، يمكن أن تؤدي إلى عواقب لا رجعة فيها. ويعتقد أن أول من اكتشف وجود ظاهرة الاحتباس الحراري ودراسة مبادئ عملها كان جوزيف فورييه. نظر العالم في بحثه إلى العوامل والآليات المختلفة التي تؤثر على تكوين المناخ. قام بدراسة حالة التوازن الحراري للكوكب وحدد آليات تأثيره على متوسط ​​درجات الحرارة السنوية على السطح. وتبين أن الغازات الدفيئة تلعب دورًا رئيسيًا في هذه العملية. وتحتفظ الأشعة تحت الحمراء على سطح الأرض، وهو تأثيرها على التوازن الحراري. سنصف أسباب وعواقب ظاهرة الاحتباس الحراري أدناه.

جوهر ومبدأ تأثير الاحتباس الحراري

تؤدي زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى زيادة درجة تغلغل الإشعاع الشمسي قصير الموجة على سطح الكوكب، في حين يتشكل حاجز يمنع انطلاق الإشعاع الحراري طويل الموجة من كوكبنا الكوكب إلى الفضاء الخارجي. لماذا هذا الحاجز خطير؟ يؤدي الإشعاع الحراري الذي يتم الاحتفاظ به في الطبقات السفلية من الغلاف الجوي إلى زيادة درجة الحرارة المحيطة، مما يؤثر سلبًا على الوضع البيئي ويؤدي إلى عواقب لا رجعة فيها.

يمكن أيضًا اعتبار جوهر ظاهرة الاحتباس الحراري سببًا للاحتباس الحراري الناجم عن خلل في التوازن الحراري للكوكب. ترتبط آلية ظاهرة الاحتباس الحراري بانبعاثات الغازات الصناعية في الغلاف الجوي. ومع ذلك، يجب أن يضاف إلى التأثير السلبي للصناعة إزالة الغابات، وانبعاثات المركبات، وحرائق الغابات، واستخدام محطات الطاقة الحرارية لتوليد الطاقة. يرجع تأثير إزالة الغابات على ظاهرة الاحتباس الحراري والاحتباس الحراري إلى حقيقة أن الأشجار تمتص ثاني أكسيد الكربون بشكل فعال، كما أن تقليص مساحاتها يؤدي إلى زيادة تركيز الغازات الضارة في الغلاف الجوي.

حالة شاشة الأوزون

يؤدي انخفاض مساحة الغابات، إلى جانب الكميات الكبيرة من انبعاثات الغازات الضارة، إلى مشكلة تدمير طبقة الأوزون. يقوم العلماء باستمرار بتحليل حالة كرة الأوزون، وكانت استنتاجاتهم مخيبة للآمال. وإذا استمرت المستويات الحالية من الانبعاثات وإزالة الغابات، فسوف تواجه البشرية حقيقة مفادها أن طبقة الأوزون لن تكون قادرة على حماية الكوكب بشكل كاف من الإشعاع الشمسي. ترجع خطورة هذه العمليات إلى حقيقة أن ذلك سيؤدي إلى زيادة كبيرة في درجة حرارة البيئة وتصحر المناطق ونقص حاد في مياه الشرب والغذاء. رسم تخطيطي لحالة كرة الأوزون، ويمكن العثور على وجود الثقوب وموقعها في العديد من المواقع.

حالة درع الأوزون تثير قلق علماء البيئة. الأوزون هو نفس الأكسجين، ولكن بنموذج ثلاثي الذرات مختلف. وبدون الأكسجين لن تتمكن الكائنات الحية من التنفس، ولكن بدون كرة الأوزون سيتحول الكوكب إلى صحراء لا حياة فيها. ويمكن تصور قوة هذا التحول من خلال النظر إلى القمر أو المريخ. يمكن أن يؤدي استنفاد درع الأوزون بسبب العوامل البشرية إلى ظهور ثقوب الأوزون. ميزة أخرى لشاشة الأوزون هي أنها تصد الأشعة فوق البنفسجية الضارة بالصحة. العيوب - إنها هشة للغاية وتؤدي عوامل كثيرة إلى تدميرها، كما أن استعادة خصائصها تكون بطيئة للغاية.

يمكن تقديم أمثلة على كيفية تأثير استنفاد الأوزون على الكائنات الحية لفترة طويلة. لاحظ العلماء أن عدد حالات سرطان الجلد قد ارتفع في الآونة الأخيرة. وقد ثبت أن الأشعة فوق البنفسجية هي التي تساهم في تطور هذا المرض. والمثال الثاني هو انقراض العوالق في الطبقات العليا للمحيطات في عدد من مناطق الكوكب. ويؤدي ذلك إلى اضطراب السلسلة الغذائية، وبعد اختفاء العوالق، قد تختفي العديد من أنواع الأسماك والثدييات البحرية. ليس من الصعب تخيل كيفية عمل هذا النظام. ومن المهم أن نفهم ما ستكون عليه النتائج إذا لم يتم اتخاذ تدابير للحد من التأثير البشري على النظم البيئية. أم أن الأمر كله أسطورة؟ ربما الحياة على هذا الكوكب ليست في خطر؟ دعونا معرفة ذلك.

تأثير الدفيئة البشرية المنشأ

يحدث تأثير الاحتباس الحراري نتيجة لتأثير الأنشطة البشرية على النظم البيئية المحيطة. ينتهك توازن درجة الحرارة الطبيعية على الكوكب، ويتم الاحتفاظ بمزيد من الحرارة تحت تأثير قذيفة من الغازات الدفيئة، وهذا يؤدي إلى زيادة في درجة الحرارة على سطح الأرض ومياه المحيطات. السبب الرئيسي الذي يؤدي إلى ظاهرة الاحتباس الحراري هو انبعاث المواد الضارة إلى الغلاف الجوي نتيجة تشغيل المؤسسات الصناعية وانبعاثات المركبات والحرائق وغيرها من العوامل الضارة. بالإضافة إلى الإخلال بالتوازن الحراري لكوكب الأرض، والاحتباس الحراري، فإن ذلك يسبب تلوث الهواء الذي نتنفسه والمياه التي نشربها. ونتيجة لذلك، سنواجه الأمراض وانخفاضًا عامًا في متوسط ​​العمر المتوقع.

دعونا نلقي نظرة على الغازات التي تسبب ظاهرة الاحتباس الحراري:

• ثاني أكسيد الكربون؛
• بخار الماء؛
• الأوزون.
• الميثان.

يعتبر ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء من أخطر المواد التي تؤدي إلى ظاهرة الاحتباس الحراري. يؤثر محتوى الميثان والأوزون والفريون في الغلاف الجوي أيضًا على اختلال التوازن المناخي، وذلك بسبب تركيبها الكيميائي، لكن تأثيرها ليس خطيرًا حاليًا. كما تسبب الغازات التي تسبب ثقب الأوزون مشاكل صحية. أنها تحتوي على مواد تسبب الحساسية وأمراض الجهاز التنفسي.

مصادر الغازات الضارة هي في المقام الأول الانبعاثات الصناعية وانبعاثات السيارات. ومع ذلك، يميل العديد من العلماء إلى الاعتقاد بأن ظاهرة الاحتباس الحراري ترتبط أيضًا بنشاط البراكين. تشكل الغازات غلافًا محددًا، مما يؤدي إلى تكوين سحابة من البخار والرماد، والتي يمكن أن تلوث مساحات كبيرة حسب اتجاه الرياح.

كيفية مكافحة ظاهرة الاحتباس الحراري؟

ووفقا لعلماء البيئة وغيرهم من العلماء الذين يتعاملون مع القضايا المتعلقة بالحفاظ على التنوع البيولوجي وتغير المناخ والحد من تأثير الإنسان على البيئة، لن يكون من الممكن منع تنفيذ السيناريوهات السلبية للتنمية البشرية بشكل كامل، ولكن من الممكن تقليل عدد العواقب التي لا رجعة فيها للصناعة والبشر على النظم البيئية. ولهذا السبب، تقوم العديد من البلدان بفرض رسوم على انبعاث الغازات الضارة، وإدخال المعايير البيئية في الإنتاج، ووضع خيارات لكيفية الحد من التأثير المدمر للبشر على الطبيعة. ومع ذلك، فإن المشكلة العالمية تكمن في اختلاف مستويات التنمية في البلدان، وفي موقفها تجاه المسؤولية الاجتماعية والبيئية.

طرق حل مشكلة تراكم المواد الضارة في الجو:

• وقف إزالة الغابات، وخاصة في خطوط العرض الاستوائية والاستوائية؛
• التحول إلى السيارات الكهربائية. فهي صديقة للبيئة أكثر من السيارات التقليدية ولا تلوث البيئة؛
• تطوير الطاقة البديلة. إن الانتقال من محطات الطاقة الحرارية إلى محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية لن يؤدي فقط إلى تقليل حجم انبعاثات المواد الضارة في الغلاف الجوي، بل سيقلل أيضًا من استخدام الموارد الطبيعية غير المتجددة؛
• وإدخال التكنولوجيات الموفرة للطاقة؛
• وتطوير تكنولوجيات جديدة منخفضة الكربون؛
• مكافحة حرائق الغابات ومنع حدوثها ووضع إجراءات صارمة بحق المخالفين؛
• تشديد التشريعات البيئية.

تجدر الإشارة إلى أنه من المستحيل التعويض عن الأضرار التي ألحقتها البشرية بالفعل بالبيئة واستعادة النظم البيئية بالكامل. ولهذا السبب، ينبغي للمرء أن ينظر بنشاط في تنفيذ الإجراءات الرامية إلى الحد من عواقب التأثير البشري. ويجب أن تكون جميع القرارات شاملة وعالمية بطبيعتها. وفي هذا الوقت، يعوق ذلك الخلل في مستوى التنمية والحياة والتعليم في البلدان الغنية والفقيرة.

الأرض نتيجة لتأثير الأنشطة الاقتصادية البشرية. ومما يثير القلق بشكل خاص زيادة تركيزات غازات الدفيئة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض والغلاف الجوي السفلي وقد يكون أحد الأسباب الرئيسية لارتفاع درجة حرارة المناخ الذي لوحظ في العقود الأخيرة.

وأهم غازات الدفيئة الطبيعية هو بخار الماء H20. يمتص وينبعث الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة في نطاق الطول الموجي 4.5 - 80 ميكرون. يعد تأثير بخار الماء على ظاهرة الاحتباس الحراري أمرًا حاسمًا ويتم إنشاؤه بشكل أساسي من خلال نطاق الامتصاص الذي يتراوح بين 5 - 7.5 ميكرون. ومع ذلك، فإن جزءًا من إشعاع سطح الأرض في المناطق الطيفية 3 - 5 ميكرون و8 - 12 ميكرون، يسمى نوافذ الشفافية، يمر عبر الغلاف الجوي إلى الفضاء الخارجي. يتم تعزيز تأثير الاحتباس الحراري لبخار الماء من خلال نطاقات امتصاص ثاني أكسيد الكربون، الذي يدخل الغلاف الجوي نتيجة النشاط البركاني، ودورة الكربون الطبيعية في الطبيعة، واضمحلال المواد العضوية في التربة عند تسخينها، وكذلك النشاط البشري ويرجع ذلك أساسًا إلى احتراق الوقود الأحفوري (الفحم والنفط والغاز) وتدمير الغابات.

وبالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون، فإن محتوى الغازات الدفيئة مثل الميثان وأكسيد النيتروز والأوزون التروبوسفيري يتزايد في الغلاف الجوي. يدخل الميثان الغلاف الجوي من المستنقعات والشقوق العميقة في القشرة الأرضية. يتم تسهيل الزيادة في تركيزها من خلال تطوير الإنتاج الزراعي (خاصة التوسع في حقول الأرز المروية بكثرة) وزيادة عدد الماشية وحرق الكتلة الحيوية وإنتاج الغاز الطبيعي. يتم زيادة تركيزات أكسيد النيتروز عن طريق استخدام الأسمدة النيتروجينية، وانبعاثات الطائرات، وعمليات الأكسدة. ويزداد الأوزون في طبقة التروبوسفير نتيجة التفاعلات الكيميائية التي تحدث بسبب أشعة الشمس بين الهيدروكربونات وأكاسيد النيتروجين الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري، ويتزايد تركيز هذه الغازات بشكل أسرع من تركيز ثاني أكسيد الكربون، ومساهمتها النسبية في الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي وقد يزداد تأثيرها في المستقبل. يتم تسهيل نمو الغلاف الجوي أيضًا من خلال زيادة تركيز الهباء الجوي عالي الامتصاص من أصل صناعي (السخام) بنصف قطر جسيمي يتراوح من 0.001 إلى 0.05 ميكرون. يمكن أن تؤدي الزيادات في غازات الدفيئة والهباء الجوي إلى زيادة كبيرة في درجات الحرارة العالمية والتسبب في تغيرات مناخية أخرى لا يزال من الصعب التنبؤ بعواقبها البيئية والاجتماعية.

آلية تأثير الاحتباس الحراري هي على النحو التالي. يتم امتصاص أشعة الشمس التي تصل إلى الأرض عن طريق سطح التربة والغطاء النباتي وسطح الماء وما إلى ذلك. وتطلق الأسطح الساخنة الطاقة الحرارية مرة أخرى إلى الغلاف الجوي، ولكن على شكل إشعاع طويل الموجة.

غازات الغلاف الجوي (الأكسجين، النيتروجين، الأرجون) لا تمتص الإشعاع الحراري من سطح الأرض، بل تبعثره. ومع ذلك، نتيجة لاحتراق الوقود الأحفوري وعمليات الإنتاج الأخرى، يتراكم في الغلاف الجوي ما يلي: ثاني أكسيد الكربون، وأول أكسيد الكربون، والهيدروكربونات المختلفة (الميثان، والإيثان، والبروبان، وما إلى ذلك)، والتي لا تتبدد، ولكنها تمتص الحرارة الإشعاع القادم من سطح الأرض. الشاشة التي تنشأ بهذه الطريقة تؤدي إلى ظهور ظاهرة الاحتباس الحراري - الاحتباس الحراري.

وبالإضافة إلى ظاهرة الاحتباس الحراري فإن وجود هذه الغازات يؤدي إلى تكوين ما يسمى التلوث نتيجة ضوء الشمس الساقط علي المواد الكيميائية وعوادم السيارات والمصانع.في الوقت نفسه، نتيجة للتفاعلات الكيميائية الضوئية، تشكل الهيدروكربونات منتجات سامة للغاية - الألدهيدات والكيتونات.

الاحتباس الحرارىهي واحدة من أهم عواقب التلوث البشري المنشأ للمحيط الحيوي. وهو يتجلى في كل من تغير المناخ والكائنات الحية: عملية الإنتاج في النظم الإيكولوجية، والتحولات في حدود التكوينات النباتية، والتغيرات في غلات المحاصيل. قد تؤثر التغييرات القوية بشكل خاص على خطوط العرض العالية والمتوسطة. ووفقا للتوقعات، هذا هو المكان الذي سترتفع فيه درجة حرارة الغلاف الجوي بشكل ملحوظ. إن طبيعة هذه المناطق معرضة بشكل خاص لتأثيرات مختلفة وتتعافى ببطء شديد.

ونتيجة لارتفاع درجة الحرارة، ستتحول منطقة التايغا نحو الشمال بحوالي 100-200 كيلومتر. يمكن أن يصل ارتفاع مستوى سطح البحر بسبب الاحترار (ذوبان الجليد والأنهار الجليدية) إلى 0.2 متر، مما سيؤدي إلى فيضانات مصبات الأنهار الكبيرة، وخاصة الأنهار السيبيرية.

وفي المؤتمر الدوري للدول المشاركة في اتفاقية منع تغير المناخ، الذي عقد في روما عام 1996، تم التأكيد مرة أخرى على ضرورة العمل الدولي المنسق لحل هذه المشكلة. ووفقا للاتفاقية، التزمت البلدان الصناعية والبلدان التي تمر اقتصاداتها بمرحلة انتقالية بتثبيت إنتاج غازات الدفيئة. وقد أدرجت بلدان الاتحاد الأوروبي في برامجها الوطنية أحكاماً تهدف إلى خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 20% بحلول عام 2005.

وفي عام 1997، تم التوقيع على اتفاقية كيوتو (اليابان)، والتي بموجبها تعهدت الدول المتقدمة بتثبيت انبعاثات غازات الدفيئة عند مستويات عام 1990 بحلول عام 2000.

ومع ذلك، بعد ذلك، زادت انبعاثات الغازات الدفيئة. وقد سهل ذلك انسحاب الولايات المتحدة من اتفاقية كيوتو عام 2001. وبالتالي، تعرض تنفيذ هذه الاتفاقية للخطر، بسبب انتهاك الحصة المطلوبة لدخول هذه الاتفاقية حيز التنفيذ.

وفي روسيا، وبسبب الانخفاض العام في الإنتاج، بلغت انبعاثات الغازات الدفيئة في عام 2000 80% من مستوى عام 1990. ولذلك، صدقت روسيا على اتفاقية كيوتو في عام 2004، مما منحها وضعاً قانونياً. الآن (2012) دخلت هذه الاتفاقية حيز التنفيذ، وانضمت إليها دول أخرى (على سبيل المثال، أستراليا)، ولكن لا تزال قرارات اتفاقية كيوتو غير محققة. ومع ذلك، فإن النضال من أجل تنفيذ اتفاق كيوتو لا يزال مستمرا.

أحد أشهر المقاتلين ضد ظاهرة الاحتباس الحراري هو نائب رئيس الولايات المتحدة السابق أ. جور. وبعد خسارته الانتخابات الرئاسية عام 2000، كرس نفسه لمكافحة ظاهرة الاحتباس الحراري. "أنقذ العالم قبل فوات الأوان!" - هذا هو شعاره. مسلحًا بمجموعة من الشرائح، سافر حول العالم موضحًا الجوانب العلمية والسياسية للاحتباس الحراري والعواقب الوخيمة المحتملة في المستقبل القريب إذا لم يتم كبح الزيادة في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناجمة عن النشاط البشري.

كتب أ. جور كتابًا مشهورًا "حقيقة مزعجة. ظاهرة الاحتباس الحراري، وكيفية وقف كارثة كوكبية.وفيه يكتب بكل اقتناع وعدالة: "في بعض الأحيان يبدو أن أزمة المناخ لدينا تتحرك ببطء، لكنها في الواقع تحدث بسرعة كبيرة، وتتحول إلى خطر حقيقي على الكوكب. ومن أجل التغلب على هذا التهديد، يجب علينا أولا أن نعترف بحقيقة وجوده. لماذا لا يبدو أن قادتنا يسمعون مثل هذه التحذيرات الصاخبة من الخطر؟ إنهم يقاومون الحقيقة لأنه في اللحظة التي يعترفون فيها، سيواجهون واجبهم الأخلاقي بالتصرف. هل من الملائم ببساطة تجاهل تحذير الخطر؟ ربما، لكن الحقيقة المزعجة لا تختفي لمجرد عدم ملاحظتها.

وفي عام 2006 حصل على جائزة الأدب الأمريكي عن هذا الكتاب. تم إنتاج فيلم وثائقي مستوحى من الكتاب. حقيقة مزعجة"مع أ. جور في دور العنوان. حصل الفيلم على جائزة الأوسكار عام 2007، وتم إدراجه ضمن فئة "يجب على الجميع أن يعرفوا هذا". وفي العام نفسه، حصل أ. جور (مع مجموعة من خبراء الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ) على جائزة نوبل للسلام لعمله في مجال حماية البيئة والأبحاث المتعلقة بتغير المناخ.

حاليًا، يواصل A. Gore أيضًا بنشاط مكافحة ظاهرة الاحتباس الحراري، كونه مستشارًا مستقلاً للجنة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC)، التي أنشأتها المنظمة العالمية للأرصاد الجوية (WMO) وبرنامج الأمم المتحدة للبيئة (UNEP).

ظاهرة الاحتباس الحراري وتأثير الاحتباس الحراري

في عام 1827، اقترح الفيزيائي الفرنسي ج. فورييه أن الغلاف الجوي للأرض يؤدي وظيفة الزجاج في الدفيئة: فالهواء يسمح بمرور الحرارة الشمسية، لكنه لا يسمح لها بالتبخر مرة أخرى إلى الفضاء. وكان على حق. ويتحقق هذا التأثير بفضل بعض الغازات الجوية، مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون. وهي تنقل ضوء الأشعة تحت الحمراء المرئي و"القريب" المنبعث من الشمس، ولكنها تمتص الأشعة تحت الحمراء "البعيدة"، التي تتشكل عندما يتم تسخين سطح الأرض بواسطة أشعة الشمس ولها تردد أقل (الشكل 12).

في عام 1909، أكد الكيميائي السويدي س. أرينيوس لأول مرة على الدور الهائل لثاني أكسيد الكربون كمنظم لدرجة حرارة الطبقات السطحية من الهواء. ينقل ثاني أكسيد الكربون أشعة الشمس بحرية إلى سطح الأرض، لكنه يمتص معظم الإشعاع الحراري للأرض. هذا نوع من الشاشة الضخمة التي تمنع تبريد كوكبنا.

تتزايد درجة حرارة سطح الأرض بشكل مطرد، وتتزايد خلال القرن العشرين. بمقدار 0.6 درجة مئوية. في عام 1969 كانت درجة الحرارة 13.99 درجة مئوية، وفي عام 2000 - 14.43 درجة مئوية. وبذلك يبلغ متوسط ​​درجة حرارة الأرض حاليًا حوالي 15 درجة مئوية. عند درجة حرارة معينة، يكون سطح الكوكب والغلاف الجوي في حالة توازن حراري. يتم تسخين سطح الأرض بواسطة طاقة الشمس والأشعة تحت الحمراء للغلاف الجوي، ويعيد كمية مكافئة من الطاقة إلى الغلاف الجوي في المتوسط. هذه هي طاقة التبخر والحمل الحراري والتوصيل الحراري والأشعة تحت الحمراء.

أرز. 12. تمثيل تخطيطي لظاهرة الاحتباس الحراري الناتجة عن وجود ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي

في الآونة الأخيرة، أحدث النشاط البشري خللاً في نسبة الطاقة الممتصة والمنطلقة. قبل التدخل البشري في العمليات العالمية على الكوكب، كانت التغيرات التي تحدث على سطحه وفي الغلاف الجوي مرتبطة بمحتوى الغازات في الطبيعة، والتي أطلق عليها العلماء اسم "الدفيئات الزراعية". وتشمل هذه الغازات ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز وبخار الماء (الشكل 13). وفي الوقت الحاضر تمت إضافة مركبات الكربون الكلورية فلورية البشرية المنشأ إليها. وبدون "الغطاء" الغازي الذي يغلف الأرض، ستكون درجة الحرارة على سطحها أقل بنحو 30 إلى 40 درجة. إن وجود الكائنات الحية في هذه الحالة سيكون مشكلة كبيرة.

تحبس الغازات الدفيئة الحرارة مؤقتًا في غلافنا الجوي، مما يؤدي إلى ما يسمى بظاهرة الاحتباس الحراري. نتيجة للنشاط البشري، تزيد بعض الغازات الدفيئة من حصتها في التوازن العام للغلاف الجوي. وينطبق هذا في المقام الأول على ثاني أكسيد الكربون، الذي يتزايد محتواه بشكل مطرد من عقد إلى آخر. يشكل ثاني أكسيد الكربون 50% من ظاهرة الاحتباس الحراري، ومركبات الكربون الكلورية فلورية تمثل 15-20%، والميثان يمثل 18%.

أرز. 13. تبلغ نسبة الغازات البشرية المنشأ في الغلاف الجوي مع ظاهرة الاحتباس الحراري للنيتروجين 6٪

في النصف الأول من القرن العشرين. وقدر محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بنسبة 0.03%. وفي عام 1956، كجزء من السنة الجيوفيزيائية الدولية الأولى، أجرى العلماء دراسات خاصة. تم توضيح الرقم المعطى وبلغ 0.028%. وفي عام 1985، أُجريت القياسات مرة أخرى، وتبين أن كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ارتفعت إلى 0.034%. وبالتالي فإن زيادة محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هي حقيقة مثبتة.

على مدار المائتي عام الماضية، ونتيجة للأنشطة البشرية، زاد محتوى أول أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بنسبة 25٪. ويرجع ذلك، من ناحية، إلى الحرق المكثف للوقود الأحفوري: الغاز والنفط والصخر الزيتي والفحم وما إلى ذلك، ومن ناحية أخرى، إلى الانخفاض السنوي في مساحات الغابات، التي تعد الممتصات الرئيسية لثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك، فإن تطور القطاعات الزراعية مثل زراعة الأرز وتربية الماشية، فضلاً عن زيادة مساحة المكبات الحضرية، يؤدي إلى زيادة انبعاث غاز الميثان وأكسيد النيتروجين وبعض الغازات الأخرى.

ثاني أهم غازات الدفيئة هو الميثان. ويزداد محتواه في الغلاف الجوي سنوياً بنسبة 1%. أهم موردي الميثان هم مدافن النفايات والماشية وحقول الأرز. يمكن اعتبار احتياطيات الغاز الموجودة في مدافن النفايات في المدن الكبرى بمثابة حقول غاز صغيرة. أما بالنسبة لحقول الأرز، فقد تبين أنه على الرغم من الإنتاج الكبير لغاز الميثان، إلا أن القليل منه يدخل الغلاف الجوي، حيث يتم تفكيك معظمه بواسطة البكتيريا المرتبطة بنظام جذر الأرز. وبالتالي، فإن النظم الإيكولوجية لزراعة الأرز لها تأثير معتدل بشكل عام على انبعاثات غاز الميثان.

اليوم لم يعد هناك أي شك في أن الاتجاه نحو استخدام الوقود الأحفوري في الغالب يؤدي حتما إلى تغير مناخي كارثي عالمي. ووفقا للمعدل الحالي لاستخدام الفحم والنفط، فمن المتوقع حدوث زيادة في متوسط ​​درجة الحرارة السنوية على كوكب الأرض في الخمسين سنة المقبلة تتراوح بين 1.5 درجة مئوية (بالقرب من خط الاستواء) إلى 5 درجات مئوية (في خطوط العرض العليا).

إن ارتفاع درجات الحرارة نتيجة لظاهرة الاحتباس الحراري يهدد بعواقب بيئية واقتصادية واجتماعية غير مسبوقة. وقد يرتفع منسوب المياه في المحيطات بمقدار 1-2 متر بسبب مياه البحر وذوبان الجليد القطبي. (بسبب ظاهرة الاحتباس الحراري، ارتفع مستوى المحيط العالمي في القرن العشرين بالفعل بمقدار 10-20 سم). وقد ثبت أن ارتفاع مستوى سطح البحر بمقدار 1 ملم يؤدي إلى تراجع الخط الساحلي بمقدار 1.5 متر. .

فإذا ارتفع مستوى سطح البحر بحوالي متر واحد (وهذا هو السيناريو الأسوأ)، فبحلول عام 2100 سيرتفع نحو 1% من أراضي مصر، و6% من أراضي هولندا، و17.5% من أراضي بنجلاديش و80% من أراضي مصر. % من جزيرة ماجورو أتول، وهي جزء من جزر مارشال، ستكون تحت الماء - جزر الصيد. وستكون هذه بداية مأساة لـ 46 مليون شخص. وبحسب أكثر التوقعات تشاؤماً فإن ارتفاع مستوى سطح البحر في القرن الحادي والعشرين. قد يستلزم اختفاء دول مثل هولندا وباكستان وإسرائيل من خريطة العالم، وإغراق معظم اليابان وبعض الدول الجزرية الأخرى. وقد تغرق سانت بطرسبرغ ونيويورك وواشنطن تحت الماء. وفي حين أن بعض مناطق اليابسة معرضة لخطر الغرق في قاع البحر، فإن مناطق أخرى ستعاني من الجفاف الشديد. بحر آزوف وآرال والعديد من الأنهار مهددة بالانقراض. سوف تزيد مساحة الصحارى.

وجد مجموعة من علماء المناخ السويديين أنه في الفترة من عام 1978 إلى عام 1995، انخفضت مساحة الجليد العائم في المحيط المتجمد الشمالي بنحو 610 آلاف كيلومتر مربع، أي حوالي 610 آلاف كيلومتر مربع. بنسبة 5.7%. في الوقت نفسه، اتضح أنه من خلال مضيق فرام، الذي يفصل أرخبيل سفالبارد (سفالبارد) عن جرينلاند، يتم نقل ما يصل إلى 2600 كيلومتر مكعب من الجليد العائم إلى المحيط الأطلسي المفتوح سنويًا بمعدل سرعة متوسط ​​يبلغ حوالي 15 سم / ثانية ( وهو ما يقرب من 15-20 مرة أكثر من تدفق نهر مثل الكونغو).

في يوليو 2002، سُمع نداء استغاثة من دولة جزيرة توفالو الصغيرة، الواقعة على تسع جزر مرجانية في جنوب المحيط الهادئ (26 كم2، 11.5 ألف نسمة). تغرق توفالو تحت الماء ببطء ولكن بثبات - حيث ترتفع أعلى نقطة في الولاية بمقدار 5 أمتار فقط فوق مستوى سطح البحر. وفي أوائل عام 2004، وزعت وسائل الإعلام الإلكترونية بيانًا مفاده أن موجات المد العالية المتوقعة المرتبطة بالقمر الجديد قد تؤدي إلى رفع مستويات سطح البحر في عام 2004. هذه المنطقة بأكثر من 3م، وذلك بسبب ارتفاع مستوى سطح البحر بسبب ظاهرة الاحتباس الحراري. وإذا استمر هذا الاتجاه، فسيتم محو الدولة الصغيرة من على وجه الأرض. تتخذ حكومة توفالو إجراءات لإعادة توطين مواطنيها في ولاية نيوي المجاورة.

سيؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى انخفاض رطوبة التربة في العديد من مناطق الأرض. سوف يصبح الجفاف والأعاصير أمرًا شائعًا. سوف ينخفض ​​الغطاء الجليدي في القطب الشمالي بنسبة 15%. في القرن القادم في نصف الكرة الشمالي، سيستمر الغطاء الجليدي للأنهار والبحيرات لمدة أسبوعين أقل مما كان عليه في القرن العشرين. سوف يذوب الجليد في جبال أمريكا الجنوبية وأفريقيا والصين والتبت.

سيؤثر الاحتباس الحراري أيضًا على حالة غابات الكوكب. من المعروف أن الغطاء النباتي للغابات يمكن أن يتواجد ضمن حدود ضيقة جدًا من درجة الحرارة والرطوبة. قد يموت معظمها، وسيكون النظام البيئي المعقد في مرحلة التدمير، وهذا سوف يستلزم انخفاضا كارثيا في التنوع الجيني للنباتات. نتيجة لظاهرة الاحتباس الحراري على الأرض، بالفعل في النصف الثاني من القرن الحادي والعشرين. قد تختفي ما بين ربع إلى نصف أنواع النباتات والحيوانات البرية. وحتى في ظل أفضل الظروف، بحلول منتصف القرن، سيكون ما يقرب من 10% من أنواع الحيوانات والنباتات البرية معرضة لخطر الانقراض المباشر.

أظهرت الأبحاث أنه لتجنب وقوع كارثة عالمية، من الضروري تقليل انبعاثات الكربون في الغلاف الجوي إلى 2 مليار طن سنويًا (ثلث الحجم الحالي). مع الأخذ في الاعتبار النمو السكاني الطبيعي، بحلول 2030-2050. ولا ينبغي لنصيب الفرد من الانبعاثات أن يزيد عن 1/8 من كمية الكربون الحالية للفرد في المتوسط ​​في أوروبا.

ظاهرة الاحتباس الحراري هي تأخير الإشعاع الحراري للكوكب عن طريق الغلاف الجوي للأرض. لقد لاحظ أي منا ظاهرة الاحتباس الحراري: في البيوت الزجاجية أو البيوت الزجاجية تكون درجة الحرارة دائمًا أعلى من الخارج. ويلاحظ نفس الشيء على نطاق عالمي: الطاقة الشمسية، التي تمر عبر الغلاف الجوي، تسخن سطح الأرض، لكن الطاقة الحرارية المنبعثة من الأرض لا يمكنها الهروب مرة أخرى إلى الفضاء، لأن الغلاف الجوي للأرض يحتفظ بها، ويعمل مثل البولي إيثيلين في الدفيئة: تنقل موجات الضوء القصيرة من الشمس إلى الأرض وتؤخر الموجات الحرارية الطويلة (أو الأشعة تحت الحمراء) المنبعثة من سطح الأرض. يحدث تأثير الاحتباس الحراري.وتحدث ظاهرة الاحتباس الحراري بسبب وجود غازات في الغلاف الجوي للأرض لها القدرة على احتجاز الموجات الطويلة.وتسمى هذه الغازات "الدفيئة" أو "الغازات الدفيئة".

وكانت الغازات الدفيئة موجودة في الغلاف الجوي بكميات صغيرة (حوالي 0,1%) منذ تشكيلها. وكانت هذه الكمية كافية للحفاظ على التوازن الحراري للأرض عند مستوى مناسب للحياة بسبب ظاهرة الاحتباس الحراري. وهذا ما يسمى بظاهرة الاحتباس الحراري الطبيعية؛ لولا ذلك لكان متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض أقل بمقدار 30 درجة مئوية؛ ليس +14 درجة مئوية كما هو الحال الآن، ولكن -17 درجة مئوية.

إن تأثير الاحتباس الحراري الطبيعي لا يهدد الأرض ولا البشرية، حيث تم الحفاظ على إجمالي كمية الغازات الدفيئة عند نفس المستوى بسبب دورة الطبيعة، علاوة على ذلك، نحن مدينون بحياتنا لها، بشرط عدم انتهاك التوازن.

لكن زيادة تركيز الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي تؤدي إلى زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري واختلال التوازن الحراري للأرض. وهذا بالضبط ما حدث في القرنين الأخيرين من الحضارة. تطلق محطات الطاقة التي تعمل بالفحم، وعوادم السيارات، ومداخن المصانع وغيرها من مصادر التلوث التي من صنع الإنسان حوالي 22 مليار طن من غازات الدفيئة في الغلاف الجوي كل عام.

دور ظاهرة الاحتباس الحراري

يتأثر مناخ الأرض بشكل كبير بحالة الغلاف الجوي، وبشكل خاص بكمية بخار الماء وثاني أكسيد الكربون الموجودة فيه. تؤدي زيادة تركيز بخار الماء إلى زيادة الغيوم وبالتالي انخفاض كمية الحرارة الشمسية الواصلة إلى السطح. والتغير في تركيز ثاني أكسيد الكربون CO2 في الجو هو المسبب لضعفها أو تقويتها الاحتباس الحراريحيث يمتص ثاني أكسيد الكربون جزئيًا الحرارة المنبعثة من الأرض في نطاق الأشعة تحت الحمراء من الطيف، ويتبع ذلك إعادة انبعاثه نحو سطح الأرض. ونتيجة لذلك، ترتفع درجة حرارة السطح والطبقات السفلية من الغلاف الجوي. ومن ثم فإن ظاهرة الاحتباس الحراري تؤثر بشكل كبير على اعتدال مناخ الأرض. وفي غيابه، سيكون متوسط ​​درجة حرارة الكوكب أقل مما هو عليه بالفعل بنحو 30-40 درجة مئوية، ولن يكون +15 درجة مئوية، بل -15 درجة مئوية، أو حتى -25 درجة مئوية. في مثل هذه درجات الحرارة المتوسطة، ستصبح المحيطات مغطاة بالجليد بسرعة كبيرة، وتتحول إلى مجمدات ضخمة، وستصبح الحياة على هذا الكوكب مستحيلة. وتتأثر كمية ثاني أكسيد الكربون بعدة عوامل، أهمها النشاط البركاني ونشاط حياة الكائنات الأرضية.

لكن التأثير الأكبر على حالة الغلاف الجوي، وبالتالي على مناخ الأرض على مستوى الكوكب، تمارسه عوامل خارجية فلكية، مثل التغيرات في تدفقات الإشعاع الشمسي بسبب تقلب النشاط الشمسي والتغيرات في الغلاف الجوي. معلمات مدار الأرض. تم إنشاء النظرية الفلكية لتقلبات المناخ في العشرينات من القرن العشرين. لقد ثبت أن التغير في انحراف مدار الأرض من الحد الأدنى المحتمل 0.0163 إلى الحد الأقصى المحتمل 0.066 يمكن أن يؤدي إلى اختلاف في كمية الطاقة الشمسية الساقطة على سطح الأرض عند الأوج والحضيض الشمسي بنسبة 25٪ لكل سنة. اعتمادًا على ما إذا كانت الأرض تمر بالحضيض الشمسي في الصيف أو الشتاء (بالنسبة لنصف الكرة الشمالي)، فإن مثل هذا التغيير في تدفق الإشعاع الشمسي يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب أو تبريده بشكل عام.

ومكنت النظرية من حساب زمن العصور الجليدية في الماضي. حتى الخطأ في تحديد التواريخ الجيولوجية، تزامن قرن عشرات الأحداث الجليدية السابقة مع قراءات النظرية. كما يسمح لنا بالإجابة على سؤال متى يجب أن يحدث أقرب جليد: اليوم نعيش في عصر ما بين العصور الجليدية، وهذا لا يهددنا على مدى 5000-10000 سنة القادمة.

ما هو الاحتباس الحراري؟

ظهر مفهوم ظاهرة الاحتباس الحراري في عام 1863. تيندال.

من الأمثلة اليومية على ظاهرة الاحتباس الحراري التدفئة من داخل السيارة عندما تكون متوقفة في الشمس مع إغلاق النوافذ. والسبب في ذلك هو أن ضوء الشمس يدخل عبر النوافذ ويتم امتصاصه بواسطة المقاعد والأشياء الأخرى الموجودة في المقصورة. وفي هذه الحالة تتحول الطاقة الضوئية إلى حرارة، وتسخن الأجسام وتطلق الحرارة على شكل إشعاع تحت الحمراء أو حراري. وعلى عكس الضوء، فهو لا يخترق الزجاج إلى الخارج، أي أنه يتم التقاطه داخل السيارة. ونتيجة لهذا، ترتفع درجة الحرارة. ويحدث نفس الشيء في الدفيئات الزراعية، ومن هنا يأتي اسم هذا التأثير، تأثير الدفيئة (أو دفيئةتأثير). على الصعيد العالمي، يلعب ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء نفس الدور الذي يلعبه الزجاج. تخترق الطاقة الضوئية الغلاف الجوي، ويمتصها سطح الأرض، وتحولها إلى طاقتها الحرارية، وتنطلق على شكل أشعة تحت حمراء. ومع ذلك، فإن ثاني أكسيد الكربون وبعض الغازات الأخرى، على عكس العناصر الطبيعية الأخرى في الغلاف الجوي، تمتصه. وفي الوقت نفسه، يسخن ويؤدي بدوره إلى تسخين الغلاف الجوي ككل. وهذا يعني أنه كلما زاد محتوى ثاني أكسيد الكربون، كلما تم امتصاص المزيد من الأشعة تحت الحمراء وأصبحت أكثر دفئًا.

يتم ضمان درجة الحرارة والمناخ الذي اعتدنا عليه من خلال تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بنسبة 0.03٪. ونحن الآن نعمل على زيادة هذا التركيز، وبدأ اتجاه الاحترار في الظهور.
عندما حذر العلماء المعنيون البشرية قبل بضعة عقود من الزمن من ظاهرة الاحتباس الحراري المتزايدة والتهديد المتمثل في الانحباس الحراري العالمي، كان ينظر إليهم في البداية على أنهم رجال مسنين كوميديين من كوميديا ​​قديمة. ولكن سرعان ما أصبح الأمر غير مثير للضحك على الإطلاق. إن ظاهرة الاحتباس الحراري تحدث، وبسرعة كبيرة. إن المناخ يتغير أمام أعيننا: فالحر غير المسبوق في أوروبا وأميركا الشمالية لا يتسبب في حدوث أزمات قلبية هائلة فحسب، بل وأيضاً فيضانات كارثية.

في أوائل الستينيات في تومسك، كان الصقيع بدرجة 45 درجة شائعًا. في السبعينيات، أدى انخفاض مقياس الحرارة إلى أقل من 30 درجة تحت الصفر إلى حدوث ارتباك في أذهان السيبيريين. العقد الماضي يخيفنا بمثل هذا الطقس البارد بشكل أقل فأقل. لكن الأعاصير القوية أصبحت هي القاعدة هنا، حيث دمرت أسطح المنازل، وكسرت الأشجار، وقطعت خطوط الكهرباء. قبل 25 عامًا فقط، كانت مثل هذه الظواهر نادرة جدًا في منطقة تومسك! لإقناع شخص ما بأن ظاهرة الاحتباس الحراري أصبحت حقيقة، لم يعد يكفي النظر إلى التقارير الصحفية، المحلية والدولية. الجفاف الشديد، والفيضانات الوحشية، ورياح الأعاصير، والعواصف غير المسبوقة - الآن أصبحنا جميعا شهودا لا إرادي لهذه الظواهر. وفي السنوات الأخيرة، شهدت أوكرانيا حرارة غير مسبوقة، وأمطاراً استوائية غزيرة، مما أدى إلى فيضانات مدمرة.

يؤدي النشاط البشري في بداية القرن الحادي والعشرين إلى زيادة سريعة في تركيز الملوثات في الغلاف الجوي، مما يشكل خطر تدمير طبقة الأوزون والتغير المناخي المفاجئ، وخاصة ظاهرة الاحتباس الحراري. وللحد من خطر حدوث أزمة بيئية عالمية، من الضروري الحد بشكل كبير من انبعاث الغازات الضارة في الغلاف الجوي في كل مكان. ولا بد من تقاسم المسؤولية عن الحد من هذه الانبعاثات بين كافة أعضاء المجتمع العالمي، الذين يختلفون بشكل كبير في كثير من النواحي: مستوى التنمية الصناعية، والدخل، والبنية الاجتماعية، والتوجه السياسي. وبسبب هذه الاختلافات، فإن السؤال الذي يطرح نفسه حتماً هو إلى أي مدى ينبغي للحكومة الوطنية أن تتحكم في الانبعاثات الجوية. ومما يزيد من إمكانية مناقشة هذه المشكلة حقيقة أنه حتى الآن لم يتم التوصل إلى اتفاق بشأن تأثير ظاهرة الاحتباس الحراري المتزايدة على البيئة. ومع ذلك، هناك فهم متزايد لحقيقة مفادها أنه، في ضوء التهديد المتمثل في ظاهرة الاحتباس الحراري وما يترتب على ذلك من عواقب مدمرة، فإن الحد من الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي أصبح مهمة ذات أهمية قصوى.

تواجه المناطق الساحلية لبحر آزوف والبحر الأسود تهديدًا حقيقيًا بالانقراض. كما أن الفيضانات الكارثية التي نتعامل معها بالفعل ستحدث بشكل متكرر أكثر. على سبيل المثال، تم بناء سدود دنيبر، وخاصة سد كييف، مع الأخذ في الاعتبار الفيضانات الأكثر تدميراً التي حدثت على نهر الدنيبر على الإطلاق.

أدت الزيادة السريعة في الانبعاثات الصناعية وغيرها من الانبعاثات الملوثة للهواء إلى زيادة كبيرة في ظاهرة الاحتباس الحراري وتركيز الغازات التي تدمر طبقة الأوزون. على سبيل المثال، منذ بداية الثورة الصناعية، زاد تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بنسبة 26%، وحدث أكثر من نصف هذه الزيادة منذ أوائل الستينيات. تركيز غازات الكلوريد المختلفة، وفي المقام الأول الغازات المستنفدة للأوزون مركبات الكلوروفلوروكربون (مركبات الكربون الكلورية فلورية) خلال 16 عامًا فقط (من 1975 إلى 1990) بنسبة 114%. مستوى تركيز غاز آخر يشارك في خلق ظاهرة الاحتباس الحراري، وهو الميثانالفصل 4 وقد زادت بنسبة 143% منذ بداية الثورة الصناعية، وحدث حوالي 30% من هذا النمو منذ أوائل السبعينيات. وإلى أن يتم اتخاذ إجراءات عاجلة على المستوى الدولي، فإن النمو السكاني السريع وزيادة الدخل سوف يكون مصحوبا بتركيزات متسارعة لهذه المواد الكيميائية.

منذ أن بدأ التوثيق الدقيق لأنماط الطقس، كان عقد الثمانينات هو العقد الأكثر حرارة. وكانت الأعوام السبعة الأكثر حرارة المسجلة هي الأعوام 1980 و1981 و1983 و1987 و1988 و1989 و1990، وكان عام 1990 هو الأكثر سخونة على الإطلاق. ومع ذلك، حتى الآن، لا يستطيع العلماء أن يقولوا على وجه اليقين ما إذا كان هذا الاحترار المناخي هو اتجاه تحت تأثير ظاهرة الاحتباس الحراري أم أنه مجرد تقلبات طبيعية. ففي نهاية المطاف، شهد المناخ تغيرات وتقلبات مماثلة من قبل. على مدار المليون سنة الماضية، حدثت ثمانية ما يسمى بالعصور الجليدية، عندما وصلت سجادة جليدية عملاقة إلى خطوط عرض كييف في أوروبا، ونيويورك في أمريكا. وانتهى العصر الجليدي الأخير منذ حوالي 18 ألف سنة، وكان متوسط ​​درجة الحرارة في ذلك الوقت أقل بمقدار 5 درجات عما هو عليه الآن. وبناء على ذلك، كان مستوى المحيطات العالمية أقل بمقدار 120 مترا عما هو عليه اليوم.

خلال العصر الجليدي الأخير، انخفض محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى 0.200، بينما كان في فترتي الاحترار الأخيرتين 0.280. هكذا كان الأمر في بداية القرن التاسع عشر. ثم بدأ بالارتفاع تدريجياً ووصل إلى قيمته الحالية البالغة 0.347 تقريباً. ويترتب على ذلك أنه خلال 200 عام منذ بداية الثورة الصناعية، تعطلت السيطرة الطبيعية على ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من خلال دورة مغلقة بين الغلاف الجوي والمحيطات والغطاء النباتي وعمليات التحلل العضوي وغير العضوي بشكل صارخ.

لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت معايير الاحترار المناخي هذه ذات أهمية ثابتة حقًا. على سبيل المثال، يشير بعض الباحثين إلى أن البيانات التي تميز ظاهرة الاحتباس الحراري أقل بكثير من المؤشرات المحسوبة باستخدام التنبؤات الحاسوبية المستندة إلى البيانات المتعلقة بمستوى الانبعاثات في السنوات السابقة. ويعلم العلماء أن بعض أنواع الملوثات قد تؤدي في الواقع إلى إبطاء ظاهرة الاحتباس الحراري عن طريق عكس الأشعة فوق البنفسجية إلى الفضاء. لذا، سواء كان تغير المناخ ثابتًا أو مؤقتًا، فإن إخفاء التأثيرات طويلة المدى الناجمة عن زيادة الغازات الدفيئة واستنفاد طبقة الأوزون أمر قابل للنقاش. على الرغم من قلة الأدلة على المستوى الإحصائي على أن ظاهرة الاحتباس الحراري هي اتجاه مستدام، إلا أن تقييمات العواقب الكارثية المحتملة لارتفاع درجة حرارة المناخ أدت إلى دعوات واسعة النطاق لاتخاذ تدابير وقائية.

مظهر آخر مهم من مظاهر ظاهرة الاحتباس الحراري هو ارتفاع درجة حرارة محيطات العالم. في عام 1989، ذكر أ. سترونج من الإدارة الوطنية للغلاف الجوي والمحيطات: "تشير قياسات الأقمار الصناعية لدرجات حرارة سطح المحيط بين عامي 1982 و1988 إلى أن محيطات العالم ترتفع درجة حرارتها تدريجياً ولكن بشكل ملحوظ بنحو 0.1 درجة مئوية سنوياً". وهذا أمر مهم للغاية، لأن المحيطات، بسبب قدرتها الحرارية الهائلة، بالكاد تستجيب للتغيرات المناخية العشوائية. إن الاتجاه المكتشف نحو الاحترار يثبت خطورة المشكلة.

حدوث ظاهرة الاحتباس الحراري:

السبب الواضح لظاهرة الاحتباس الحراري هو استخدام موارد الطاقة التقليدية من قبل الصناعة وسائقي السيارات. وتشمل الأسباب الأقل وضوحا إزالة الغابات ومعالجة النفايات واستخراج الفحم. من العوامل التي تزيد بشكل كبير من ظاهرة الاحتباس الحراري مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs) وثاني أكسيد الكربون CO 2 والميثان CH 4 وأكاسيد الكبريت والنيتروجين.

ومع ذلك، لا يزال ثاني أكسيد الكربون يلعب الدور الأكبر في هذه العملية، حيث أن له دورة حياة طويلة نسبيًا في الغلاف الجوي وأحجامه تتزايد باستمرار في جميع البلدان. ويمكن تقسيم مصادر ثاني أكسيد الكربون إلى فئتين رئيسيتين: الإنتاج الصناعي وغيره، إذ يشكلان 77% و23% من إجمالي حجم انبعاثاته في الغلاف الجوي، على التوالي. وتمثل مجموعة البلدان النامية بأكملها (حوالي 3/4 سكان العالم) أقل من ثلث إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الصناعية. وإذا استثنينا هذه المجموعة من البلدان، وهي الصين، فإن هذا الرقم سينخفض ​​إلى ما يقرب من 1/5. وبما أن مستوى الدخل، وبالتالي الاستهلاك، أعلى في البلدان الأكثر ثراء، فإن حجم الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي للفرد أعلى بكثير. على سبيل المثال، يتجاوز نصيب الفرد من الانبعاثات في الولايات المتحدة ضعف المتوسط ​​الأوروبي، و19 ضعف المتوسط ​​الأفريقي، و25 ضعف الرقم المقابل في الهند. ومع ذلك، في الآونة الأخيرة، في البلدان المتقدمة (على وجه الخصوص، في الولايات المتحدة الأمريكية)، كان هناك ميل للحد تدريجيا من الإنتاج الضار بالبيئة والسكان ونقله إلى البلدان الأقل نموا. وبالتالي، فإن حكومة الولايات المتحدة تشعر بالقلق إزاء الحفاظ على الوضع البيئي المناسب في بلادها، مع الحفاظ على رفاهيتها الاقتصادية.

على الرغم من أن حصة دول العالم الثالث في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الصناعية صغيرة نسبيًا، إلا أنها تمثل تقريبًا كامل حجم انبعاثاتها الأخرى في الغلاف الجوي. والسبب الرئيسي لذلك هو استخدام تقنيات حرق الغابات لجلب أراضٍ جديدة للاستخدام الزراعي. يتم حساب مؤشر حجم الانبعاثات في الغلاف الجوي لهذه المقالة على النحو التالي: من المفترض أن الحجم الكامل لثاني أكسيد الكربون الموجود في النباتات يدخل الغلاف الجوي عند حرقه. تشير التقديرات إلى أن إزالة الغابات بالنار تمثل 25% من إجمالي الانبعاثات في الغلاف الجوي. ولعل الأهم من ذلك هو حقيقة أنه في عملية إزالة الغابات، يتم تدمير مصدر الأكسجين في الغلاف الجوي. توفر الغابات الاستوائية المطيرة آلية مهمة للشفاء الذاتي للنظام البيئي حيث تمتص الأشجار ثاني أكسيد الكربون وتطلق الأكسجين من خلال عملية التمثيل الضوئي. يؤدي تدمير الغابات الاستوائية إلى تقليل قدرة البيئة على امتصاص ثاني أكسيد الكربون. وبالتالي، فإن خصائص عملية زراعة الأراضي في البلدان النامية هي التي تحدد المساهمة الكبيرة لهذه الأخيرة في زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري.

في المحيط الحيوي الطبيعي، يتم الحفاظ على محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء عند نفس المستوى، لأن تناوله كان مساويا لإزالته. كانت هذه العملية مدفوعة بدورة الكربون، حيث يتم خلالها تعويض كمية ثاني أكسيد الكربون المستخرجة من الغلاف الجوي بواسطة نباتات التمثيل الضوئي عن طريق التنفس والاحتراق. وفي الوقت الحالي، يعمل الناس بنشاط على الإخلال بهذا التوازن عن طريق إزالة الغابات واستخدام الوقود الأحفوري. فحرق كل رطل منه (الفحم والمنتجات البترولية والغاز الطبيعي) ينتج ما يقرب من ثلاثة أرطال أو 2 م3 من ثاني أكسيد الكربون (يتضاعف الوزن ثلاث مرات لأن كل ذرة كربون في الوقود ترتبط بذرتي أكسجين أثناء عملية الاحتراق وتتحول إلى ثاني أكسيد الكربون ). الصيغة الكيميائية لاحتراق الكربون هي كما يلي:

ج + يا 2 → ثاني أكسيد الكربون 2

يتم حرق حوالي 2 مليار طن من الوقود الأحفوري كل عام، مما يعني أن ما يقرب من 5.5 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون يدخل الغلاف الجوي. ويأتي ما يقرب من 1.7 مليار طن أخرى إلى هناك بسبب إزالة الغابات الاستوائية وحرقها وأكسدة المواد العضوية في التربة (الدبال). وفي هذا الصدد، يحاول الناس تقليل انبعاثات الغازات الضارة في الغلاف الجوي قدر الإمكان ويحاولون إيجاد طرق جديدة لتلبية احتياجاتهم التقليدية. ومن الأمثلة المثيرة للاهتمام على ذلك تطوير مكيفات هواء جديدة صديقة للبيئة. تلعب مكيفات الهواء دورًا كبيرًا في حدوث “ظاهرة الاحتباس الحراري”. يؤدي استخدامها إلى زيادة انبعاثات المركبات. ويجب إضافة إلى ذلك الفقدان الطفيف ولكن الحتمي لسائل التبريد، والذي يتبخر تحت ضغط عالٍ، على سبيل المثال من خلال موانع التسرب عند وصلة الخرطوم. هذا المبرد له نفس التأثير المناخي مثل غازات الدفيئة الأخرى. ولذلك، بدأ الباحثون بالبحث عن مبرد صديق للبيئة. لا يمكن استخدام الهيدروكربونات ذات خصائص التبريد الجيدة بسبب قابليتها العالية للاشتعال. ولذلك اختار العلماء ثاني أكسيد الكربون. ثاني أكسيد الكربون هو مكون طبيعي للهواء. يظهر ثاني أكسيد الكربون اللازم لتكييف الهواء كمنتج ثانوي للعديد من العمليات الصناعية. بالإضافة إلى ذلك، فإن ثاني أكسيد الكربون الطبيعي لا يتطلب إنشاء بنية تحتية كاملة للصيانة والمعالجة. ثاني أكسيد الكربون غير مكلف ويمكن العثور عليه في جميع أنحاء العالم.

تم استخدام ثاني أكسيد الكربون كعامل تبريد في صيد الأسماك منذ القرن الماضي. في الثلاثينيات، تم استبدال ثاني أكسيد الكربون بمواد اصطناعية وضارة بالبيئة. لقد جعلوا من الممكن استخدام تكنولوجيا أبسط تحت ضغط عالٍ. يقوم العلماء بتطوير مكونات لنظام تبريد جديد تمامًا باستخدام ثاني أكسيد الكربون. يشتمل هذا النظام على ضاغط ومبرد غاز وموسع ومبخر ومشعب ومبادل حراري داخلي. إن الضغط العالي المطلوب لثاني أكسيد الكربون، مع الأخذ في الاعتبار المواد الأكثر تقدما من ذي قبل، لا يشكل خطرا كبيرا. وعلى الرغم من مقاومتها المتزايدة للضغط، فإن المكونات الجديدة قابلة للمقارنة من حيث الحجم والوزن مع الوحدات التقليدية. أظهرت اختبارات مكيف هواء السيارة الجديد أن استخدام ثاني أكسيد الكربون كمبرد يمكن أن يقلل من انبعاثات الغازات الدفيئة بمقدار الثلث.

تؤدي الزيادة المستمرة في كمية الوقود العضوي المحروق (الفحم والنفط والغاز والجفت وما إلى ذلك) إلى زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء الجوي (في بداية القرن العشرين - 0.029٪، اليوم - 0.034%). وتشير التوقعات إلى ذلك بحلول المنتصفالحادي والعشرون القرن، سوف يتضاعف محتوى ثاني أكسيد الكربون، الأمر الذي سيؤدي إلى زيادة حادة في ظاهرة الاحتباس الحراري، وسوف ترتفع درجة الحرارة على الكوكب. وسوف تنشأ مشكلتان أكثر خطورة: الذوبان السريع للأنهار الجليدية في القطب الشمالي والقطب الجنوبي، و"التربة الصقيعية" في منطقة التندرا، وارتفاع مستويات سطح البحر. وستكون مثل هذه التغيرات مصحوبة بتغير المناخ، وهو أمر يصعب التنبؤ به. وبالتالي، فإن المشكلة لا تكمن في ظاهرة الاحتباس الحراري فحسب، بل في نموها الاصطناعي الناتج عن النشاط البشري، أي التغيير في المحتوى الأمثل للغازات الدفيئة في الغلاف الجوي. ويؤدي النشاط الصناعي البشري إلى زيادة ملحوظة فيها وظهور خلل خطير في التوازن. وإذا فشلت البشرية في اتخاذ تدابير فعالة للحد من انبعاثات الغازات الدفيئة والحفاظ على الغابات، فإن درجة الحرارة، وفقا للأمم المتحدة، سوف ترتفع بمقدار 3 درجات أخرى خلال 30 عاما. أحد الحلول لهذه المشكلة هو مصادر الطاقة الصديقة للبيئة التي لا تضيف ثاني أكسيد الكربون وكميات كبيرة من الحرارة إلى الغلاف الجوي. على سبيل المثال، يتم بالفعل استخدام محطات الطاقة الشمسية الصغيرة التي تستهلك الحرارة الشمسية بدلاً من الوقود بنجاح.