Effetto serra e soluzioni moderne per risolvere il problema. L'emergere dell'effetto serra, cause e conseguenze

introduzione

1. Effetto serra: contesto storico e cause

1.1. Informazioni storiche

1.2. Cause

2. Effetto serra: meccanismo di formazione, amplificazione

2.1. Il meccanismo dell'effetto serra e il suo ruolo nella biosfera

processi

2.2. Aumento dell’effetto serra nell’era industriale

3. Conseguenze dell'aumento dell'effetto serra

Conclusione

Elenco della letteratura usata

introduzione

La principale fonte di energia che sostiene la vita sulla Terra è la radiazione solare, la radiazione elettromagnetica del sole che penetra nell'atmosfera terrestre. L'energia solare supporta inoltre tutti i processi atmosferici che determinano il cambio delle stagioni: primavera-estate-autunno-inverno, nonché i cambiamenti delle condizioni meteorologiche.

Circa la metà dell'energia solare si trova nella parte visibile dello spettro, che noi percepiamo come luce solare. Questa radiazione passa abbastanza liberamente attraverso l'atmosfera terrestre e viene assorbita dalla superficie della terra e degli oceani, riscaldandoli. Ma dopo tutto, la radiazione solare arriva sulla Terra ogni giorno per molti millenni, perché in questo caso la Terra non si surriscalda e non si trasforma in un piccolo Sole?

Il fatto è che sia la terra che la superficie dell'acqua e l'atmosfera, a loro volta, emettono energia, solo in una forma leggermente diversa: come radiazione infrarossa invisibile o termica.

In media, per un periodo sufficientemente lungo, nello spazio viene inviata esattamente la stessa quantità di energia sotto forma di radiazione infrarossa che entra sotto forma di luce solare. Pertanto, viene stabilito l'equilibrio termico del nostro pianeta. L'intera questione è a quale temperatura verrà stabilito questo equilibrio. Se non ci fosse l’atmosfera la temperatura media della Terra sarebbe di -23 gradi. L'effetto protettivo dell'atmosfera, che assorbe parte della radiazione infrarossa della superficie terrestre, porta al fatto che in realtà questa temperatura è di +15 gradi. L’aumento della temperatura è una conseguenza dell’effetto serra nell’atmosfera, che aumenta con l’aumento della quantità di anidride carbonica e vapore acqueo nell’atmosfera. Questi gas assorbono meglio la radiazione infrarossa.

Negli ultimi decenni la concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera è aumentata sempre di più. Questo è perché; che i volumi di combustione di combustibili fossili e legname aumentano ogni anno. Di conseguenza, la temperatura media dell’aria vicino alla superficie terrestre aumenta di circa 0,5 gradi ogni secolo. Se l’attuale ritmo di consumo di carburante, e quindi l’aumento della concentrazione di gas serra, continua in futuro, secondo alcune previsioni, nel prossimo secolo si prevede un riscaldamento ancora maggiore del clima.

1. Effetto serra: contesto storico e cause

1.1. Informazioni storiche

L'idea del meccanismo dell'effetto serra fu affermata per la prima volta nel 1827 da Joseph Fourier nell'articolo "Nota sulle temperature del globo e di altri pianeti", in cui considerò vari meccanismi per la formazione del clima terrestre, mentre considerava fattori che influenzano il bilancio termico complessivo della Terra (riscaldamento dovuto alla radiazione solare, raffreddamento dovuto alla radiazione, calore interno della Terra), nonché fattori che influenzano il trasferimento di calore e le temperature delle zone climatiche (conduttività termica, circolazione atmosferica e oceanica ).

Considerando l'influenza dell'atmosfera sul bilancio delle radiazioni, Fourier analizzò l'esperimento di M. de Saussure con una nave annerita dall'interno, ricoperta di vetro. De Saussure misurò la differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno di un recipiente esposto alla luce solare diretta. Fourier ha spiegato l'aumento della temperatura all'interno di una tale "mini-serra" rispetto alla temperatura esterna con l'azione di due fattori: blocco del trasferimento di calore convettivo (il vetro impedisce il deflusso di aria calda dall'interno e l'afflusso di aria fresca dall'esterno ) e la diversa trasparenza del vetro nel campo del visibile e dell'infrarosso.

È quest'ultimo fattore che nella letteratura successiva ha ricevuto il nome di effetto serra: assorbendo la luce visibile, la superficie si riscalda ed emette raggi termici (infrarossi); Poiché il vetro è trasparente alla luce visibile e quasi opaco alla radiazione termica, l'accumulo di calore porta ad un tale aumento di temperatura al quale il numero di raggi termici che attraversano il vetro è sufficiente a stabilire l'equilibrio termico.

Fourier ha postulato che le proprietà ottiche dell'atmosfera terrestre sono simili alle proprietà ottiche del vetro, cioè la sua trasparenza nella gamma dell'infrarosso è inferiore alla trasparenza nella gamma ottica.

1.2. Cause

L'essenza dell'effetto serra è la seguente: la Terra riceve energia dal Sole, principalmente nella parte visibile dello spettro, ed emette essa stessa principalmente raggi infrarossi nello spazio.

Tuttavia, molti gas contenuti nella sua atmosfera - vapore acqueo, CO2, metano, protossido di azoto, ecc. - sono trasparenti ai raggi visibili, ma assorbono attivamente gli infrarossi, trattenendo così parte del calore nell'atmosfera.

Negli ultimi decenni, il contenuto di gas serra nell’atmosfera è aumentato notevolmente. Sono apparse anche nuove sostanze precedentemente inesistenti con uno spettro di assorbimento "serra", principalmente fluorocarburi.

I gas che causano l’effetto serra non sono solo l’anidride carbonica (CO2). Includono anche metano (CH4), protossido di azoto (N2O), idrofluorocarburi (HFC), perfluorocarburi (PFC), esafluoruro di zolfo (SF6). Tuttavia, è la combustione di combustibili idrocarburici, accompagnata dal rilascio di CO2, ad essere considerata la principale causa di inquinamento.

La ragione della rapida crescita dei gas serra è ovvia: l'umanità ora brucia in un giorno la stessa quantità di combustibile fossile formatosi nel corso di migliaia di anni durante la formazione di giacimenti di petrolio, carbone e gas. Da questa “spinta” il sistema climatico è uscito di “equilibrio” e assistiamo ad un maggior numero di fenomeni negativi secondari: soprattutto giornate calde, siccità, alluvioni, cambiamenti repentini del tempo, e questo è ciò che causa i danni maggiori.

I ricercatori prevedono che se non si interviene, le emissioni globali di CO2 quadruplicheranno nei prossimi 125 anni. Ma non dobbiamo dimenticare che una parte significativa delle future fonti di inquinamento non è stata ancora costruita. Negli ultimi cento anni, la temperatura nell'emisfero settentrionale è aumentata di 0,6 gradi. L’aumento della temperatura previsto nel prossimo secolo sarà compreso tra 1,5 e 5,8 gradi. L'opzione più probabile è 2,5-3 gradi.

Tuttavia, il cambiamento climatico non riguarda solo l’aumento delle temperature. I cambiamenti si applicano anche ad altri fenomeni climatici. Non solo il caldo intenso, ma anche forti gelate improvvise, inondazioni, colate di fango, tornado, uragani sono spiegati dagli effetti del riscaldamento globale. Il sistema climatico è troppo complesso per aspettarsi cambiamenti uniformi ed eguali in tutte le parti del pianeta. E gli scienziati vedono oggi il pericolo principale proprio nell'aumento delle deviazioni dai valori medi: fluttuazioni di temperatura significative e frequenti.

2. Effetto serra: meccanismo, amplificazione

2.1 Il meccanismo dell'effetto serra e il suo ruolo nei processi biosferici

La principale fonte di vita e tutti i processi naturali sulla Terra è l'energia radiante del Sole. L'energia della radiazione solare di tutte le lunghezze d'onda che entra nel nostro pianeta per unità di tempo per unità di area perpendicolare ai raggi solari è chiamata costante solare ed è 1,4 kJ/cm2. Questo è solo un duemiliardesimo dell'energia emessa dalla superficie del Sole. Della quantità totale di energia solare che entra nella Terra, l'atmosfera assorbe il 20%. Circa il 34% dell'energia che penetra in profondità nell'atmosfera e raggiunge la superficie terrestre viene riflessa dalle nuvole dell'atmosfera, dagli aerosol in essa contenuti e dalla superficie terrestre stessa. Pertanto, il 46% dell'energia solare raggiunge la superficie terrestre e viene da essa assorbita. A sua volta, la superficie della terra e dell'acqua emette radiazioni infrarosse (termiche) a onde lunghe, che in parte vanno nello spazio e in parte rimangono nell'atmosfera, indugiando nei suoi gas costituenti e riscaldando gli strati superficiali dell'aria. Questo isolamento della Terra dallo spazio ha creato condizioni favorevoli per lo sviluppo degli organismi viventi.

La natura dell'effetto serra delle atmosfere è dovuta alla loro diversa trasparenza nel campo del visibile e del lontano infrarosso. L'intervallo di lunghezze d'onda 400-1500 nm (luce visibile e vicino infrarosso) rappresenta il 75% dell'energia della radiazione solare, la maggior parte dei gas non assorbe in questo intervallo; La diffusione di Rayleigh nei gas e la diffusione sugli aerosol atmosferici non impediscono alla radiazione di queste lunghezze d'onda di penetrare nelle profondità dell'atmosfera e raggiungere la superficie dei pianeti. La luce solare viene assorbita dalla superficie del pianeta e dalla sua atmosfera (in particolare le radiazioni nelle vicine regioni UV e IR) e le riscalda. La superficie riscaldata del pianeta e l'atmosfera si irradiano nella gamma del lontano infrarosso: ad esempio, nel caso della Terra (), il 75% della radiazione termica rientra nell'intervallo 7,8-28 micron, per Venere - 3,3-12 micron .

L'atmosfera contenente i gas che assorbono in questa regione dello spettro (i cosiddetti gas serra - H2O, CO2, CH4, ecc.) è essenzialmente opaca per la radiazione diretta dalla sua superficie nello spazio, cioè ha una grande spessore ottico A causa di tale opacità, l'atmosfera diventa un buon isolante termico, il che, a sua volta, porta al fatto che la riemissione dell'energia solare assorbita nello spazio esterno avviene negli strati freddi superiori dell'atmosfera. , la temperatura effettiva della Terra come radiatore risulta essere inferiore alla temperatura della sua superficie .

Pertanto, la radiazione termica ritardata proveniente dalla superficie terrestre (come una pellicola sopra una serra) ha ricevuto il nome figurato di effetto serra. I gas che intrappolano la radiazione termica e impediscono il flusso di calore nello spazio sono chiamati gas serra. A causa dell'effetto serra, la temperatura media annua sulla superficie terrestre nell'ultimo millennio è stata di circa 15°C. Senza l’effetto serra questa temperatura scenderebbe fino a -18°C e l’esistenza della vita sulla Terra diventerebbe impossibile. Il principale gas serra dell'atmosfera è il vapore acqueo, che blocca il 60% della radiazione termica terrestre. Il contenuto di vapore acqueo nell'atmosfera è determinato dal ciclo planetario dell'acqua e (con forti fluttuazioni latitudinali e altitudinali) è quasi costante. Circa il 40% della radiazione termica terrestre è intrappolata da altri gas serra, di cui oltre il 20% dal biossido di carbonio. Le principali fonti naturali di CO2 nell’atmosfera sono le eruzioni vulcaniche e gli incendi boschivi naturali. Agli albori dell'evoluzione geobiochimica della Terra, l'anidride carbonica entrò nell'oceano mondiale attraverso i vulcani sottomarini, lo saturò e fu rilasciata nell'atmosfera. Non esistono ancora stime accurate della quantità di CO2 presente nell’atmosfera nelle prime fasi del suo sviluppo. Secondo i risultati dell'analisi delle rocce basaltiche delle creste sottomarine negli oceani Pacifico e Atlantico, il geochimico americano D. Marais ha concluso che il contenuto di CO2 nell'atmosfera nel primo miliardo di anni della sua esistenza era mille volte maggiore di quello attuale - circa il 39%. Successivamente la temperatura dell'aria nello strato superficiale ha raggiunto quasi 100°C e la temperatura dell'acqua negli oceani si è avvicinata al punto di ebollizione (effetto "superserra"). Con l'avvento degli organismi fotosintetici e dei processi chimici di legame dell'anidride carbonica, iniziò a funzionare un potente meccanismo per la rimozione della CO2 dall'atmosfera e dall'oceano nelle rocce sedimentarie. L'effetto serra ha cominciato a diminuire gradualmente fino al raggiungimento dell'equilibrio nella biosfera, avvenuto prima dell'inizio dell'era dell'industrializzazione e che corrisponde al contenuto minimo di anidride carbonica nell'atmosfera - 0,03%. In assenza di emissioni di origine antropica, il ciclo del carbonio del biota terrestre e acquatico, dell’idrosfera, della litosfera e dell’atmosfera era in equilibrio. Si stima che il rilascio di anidride carbonica nell’atmosfera dovuto all’attività vulcanica sia di 175 milioni di tonnellate all’anno. Le precipitazioni sotto forma di carbonati legano circa 100 milioni di tonnellate.La riserva oceanica di carbonio è grande: è 80 volte superiore a quella atmosferica. Tre volte di più che nell'atmosfera, il carbonio è concentrato nel biota e con un aumento della CO2 aumenta la produttività della vegetazione terrestre.

La deforestazione e il ritmo dello sviluppo industriale portano all'accumulo di gas nocivi negli strati dell'atmosfera, che creano un guscio e impediscono il rilascio di calore in eccesso nello spazio.

Catastrofe ecologica o processo naturale?

Il processo di aumento della temperatura è considerato da molti scienziati un problema ambientale globale che, in assenza di controllo sull'influenza antropica sull'atmosfera, può portare a conseguenze irreversibili. Si ritiene che il primo a scoprire l'esistenza dell'effetto serra e a studiare i principi del suo funzionamento sia stato Joseph Fourier. Nella sua ricerca, lo scienziato ha considerato vari fattori e meccanismi che influenzano la formazione del clima. Ha studiato lo stato del bilancio termico del pianeta, determinato i meccanismi della sua influenza sulle temperature medie annuali in superficie. Si è scoperto che uno dei ruoli principali in questo processo è svolto dai gas serra. I raggi infrarossi indugiano sulla superficie della Terra, il che è il loro effetto sul bilancio termico. Le cause e le conseguenze dell'effetto serra saranno descritte di seguito.

L'essenza e il principio dell'effetto serra

Un aumento della concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera porta ad un aumento del grado di penetrazione della radiazione solare a onde corte sulla superficie del pianeta, mentre si forma una barriera che impedisce il rilascio della radiazione termica a onde lunghe del nostro pianeta nello spazio. Perché questa barriera è pericolosa? La radiazione termica, che indugia nelle sfere inferiori dell'atmosfera, porta ad un aumento della temperatura ambiente, che influisce negativamente sulla situazione ecologica e porta a conseguenze irreversibili.

L'essenza dell'effetto serra può anche essere considerata la causa del riscaldamento globale causato da una violazione dell'equilibrio termico del pianeta. Il meccanismo dell'effetto serra è associato alle emissioni di gas industriali nell'atmosfera. Tuttavia, all’impatto negativo dell’industria dovrebbero essere aggiunti la deforestazione, le emissioni delle automobili, gli incendi boschivi e l’uso di centrali termoelettriche per generare energia. L'impatto della deforestazione sul riscaldamento globale e sull'effetto serra è dovuto al fatto che sono gli alberi ad assorbire attivamente l'anidride carbonica e la riduzione della loro superficie porta ad un aumento della concentrazione di gas nocivi nell'atmosfera.

Stato dello scudo di ozono

La riduzione della superficie forestale, insieme a grandi quantità di emissioni di gas nocivi, porta al problema della riduzione dello strato di ozono. Gli scienziati analizzano costantemente lo stato della sfera di ozono e le loro conclusioni sono deludenti. Se gli attuali livelli di emissioni e deforestazione continueranno, l’umanità si troverà ad affrontare il fatto che lo strato di ozono non sarà più in grado di proteggere adeguatamente il pianeta dagli effetti delle radiazioni solari. Il pericolo di questi processi è causato dal fatto che porteranno ad un aumento significativo della temperatura ambiente, alla desertificazione dei territori e ad una grave carenza di acqua potabile e cibo. Un diagramma dello stato della sfera di ozono, della presenza e della posizione dei buchi può essere trovato su molti siti.

Lo stato dello schermo dell’ozono preoccupa gli scienziati ambientali. L'ozono è lo stesso ossigeno, ma con un modello triatomico diverso. Senza ossigeno, gli organismi viventi non sarebbero in grado di respirare, ma senza la sfera di ozono il pianeta si trasformerebbe in un deserto senza vita. La potenza di questa trasformazione può essere immaginata guardando la Luna o Marte. L'esaurimento dello scudo di ozono sotto l'influenza di fattori antropici può portare alla comparsa di buchi di ozono. I vantaggi dello schermo dell'ozono sono anche che respinge le radiazioni ultraviolette dannose. Contro: è estremamente fragile e troppi fattori portano alla sua distruzione e il ripristino delle caratteristiche è molto lento.

Si possono fornire ampi esempi di come la riduzione dello strato di ozono influisce sugli organismi viventi. Gli scienziati hanno notato che recentemente il numero di casi di cancro della pelle è diventato più frequente. È stato stabilito che sono i raggi ultravioletti che contribuiscono allo sviluppo di questa malattia. Il secondo esempio è l'estinzione del plancton negli strati superiori dell'oceano in diverse regioni del pianeta. Ciò porta al fatto che la catena alimentare è disturbata, dopo la scomparsa del plancton, molte specie di pesci e mammiferi marini potrebbero scomparire. Non è difficile immaginare come funziona questo sistema. È importante capire quali saranno i risultati se non verranno adottate misure per ridurre l’impatto antropico sugli ecosistemi. Oppure è tutto un mito? Forse nulla minaccia la vita sul pianeta? Scopriamolo.

Effetto serra antropogenico

L’effetto serra si verifica a causa dell’impatto delle attività umane sugli ecosistemi circostanti. L'equilibrio naturale della temperatura sul pianeta è disturbato, più calore viene trattenuto sotto l'influenza di un guscio di gas serra, che porta ad un aumento della temperatura sulla superficie della Terra e delle acque oceaniche. Il motivo principale che porta alla comparsa dell'effetto serra è l'emissione di sostanze nocive nell'atmosfera a seguito del lavoro di imprese industriali, emissioni di veicoli, incendi e altri fattori dannosi. Oltre a disturbare l'equilibrio termico del pianeta, il riscaldamento globale provoca l'inquinamento dell'aria che respiriamo e dell'acqua che beviamo. Di conseguenza, ci aspettano malattie e una riduzione generale dell’aspettativa di vita.

Considera quali gas causano l’effetto serra:

• diossido di carbonio;
• vapore acqueo;
• ozono;
• metano.

Sono l'anidride carbonica e il vapore acqueo le sostanze più pericolose che portano all'effetto serra. Anche il contenuto di metano, ozono e freon nell'atmosfera influisce sull'equilibrio climatico, dovuto alla loro composizione chimica, ma la loro influenza al momento non è così grave. I gas che provocano i buchi dell’ozono causano, tra le altre cose, problemi alla salute. Contengono sostanze che causano reazioni allergiche e malattie respiratorie.

Le fonti di gas nocivi sono, innanzitutto, le emissioni industriali e automobilistiche. Tuttavia, molti scienziati sono propensi a credere che l'effetto serra sia associato anche all'attività dei vulcani. I gas creano un guscio specifico, motivo per cui si forma una nuvola di vapore e cenere che, a seconda della direzione del vento, può inquinare vaste aree.

Come affrontare l'effetto serra?

Secondo gli ecologisti e altri scienziati che si occupano di questioni legate alla conservazione della biodiversità, al cambiamento climatico, alla riduzione dell'impatto umano sull'ambiente, non sarà possibile impedire completamente la realizzazione di scenari negativi per lo sviluppo dell'umanità, ma è possibile ridurre il numero delle conseguenze irreversibili dell’industria e dell’uomo sugli ecosistemi. Per questo motivo, molti paesi introducono tariffe per l’emissione di gas nocivi, introducono standard ambientali nella produzione e sviluppano opzioni su come ridurre l’impatto distruttivo dell’uomo sulla natura. Tuttavia, il problema globale risiede nei diversi livelli di sviluppo dei paesi, nel loro atteggiamento nei confronti della responsabilità sociale e ambientale.

Modi per risolvere il problema dell'accumulo di sostanze nocive nell'atmosfera:

• cessazione della deforestazione, soprattutto alle latitudini equatoriali e tropicali;
• transizione ai veicoli elettrici. Sono più rispettosi dell'ambiente rispetto alle macchine convenzionali e non inquinano l'ambiente;
• sviluppo delle energie alternative. Il passaggio dalle centrali termiche a quelle solari, eoliche e idroelettriche non solo ridurrà le emissioni di sostanze nocive nell’atmosfera, ma ridurrà anche l’utilizzo di risorse naturali non rinnovabili;
• introduzione di tecnologie per il risparmio energetico;
• sviluppo di nuove tecnologie a basse emissioni di carbonio;
• combattere gli incendi boschivi, prevenendone il verificarsi, stabilendo misure severe per i trasgressori;
• inasprimento della legislazione ambientale.

Vale la pena notare che è impossibile compensare il danno che l’umanità ha già causato all’ambiente e ripristinare completamente gli ecosistemi. Per questo motivo si dovrebbe pensare all’attuazione attiva di azioni volte a ridurre le conseguenze dell’impatto antropico. Tutte le decisioni devono essere globali e globali. In questo momento, ciò è ostacolato da uno squilibrio nel livello di sviluppo, vita e istruzione dei paesi ricchi e di quelli poveri.

Terra come risultato dell’impatto delle attività umane. Di particolare preoccupazione è l'aumento della concentrazione di gas serra nell' , che porta al riscaldamento della superficie terrestre e della bassa atmosfera e, forse, è uno dei motivi principali del riscaldamento climatico osservato negli ultimi decenni.

Il gas serra naturale più significativo è il vapore acqueo H20. Assorbe ed emette radiazioni infrarosse a onde lunghe nell'intervallo di lunghezze d'onda comprese tra 4,5 e 80 micron. L'influenza del vapore acqueo sull'effetto serra è decisiva ed è determinata principalmente dalla fascia di assorbimento 5 - 7,5 μm. Tuttavia, una parte della radiazione proveniente dalla superficie terrestre nelle regioni spettrali di 3 - 5 µm e 8 - 12 µm, chiamate finestre di trasparenza, fuoriesce attraverso l'atmosfera nello spazio mondiale. L'effetto serra del vapore acqueo è potenziato dalle bande di assorbimento dell'anidride carbonica che entra nell'atmosfera a causa dell'attività vulcanica, del ciclo naturale del carbonio in natura, del decadimento della materia organica nel suolo quando riscaldato e delle attività umane, principalmente a causa dell’uso di combustibili fossili (carbone, petrolio, gas) e della deforestazione.

Oltre all’anidride carbonica, nell’atmosfera aumenta anche il contenuto di gas serra come metano, protossido di azoto e ozono troposferico. Il metano entra nell'atmosfera dalle paludi e dalle profonde fessure della crosta terrestre. L'aumento della sua concentrazione è facilitato dallo sviluppo della produzione agricola (soprattutto dall'espansione delle risaie abbondantemente irrigate), dall'aumento del numero del bestiame, dalla combustione di biomassa e dall'estrazione di gas naturale. Le concentrazioni di protossido di azoto vengono aumentate dall'uso di fertilizzanti azotati, dalle emissioni degli aerei e dai processi di ossidazione. L’ozono nella troposfera aumenta a causa delle reazioni chimiche solari tra idrocarburi e ossidi di azoto prodotti dalla combustione di combustibili fossili. Questi gas stanno aumentando più velocemente delle concentrazioni di anidride carbonica e il loro relativo contributo all’effetto serra atmosferico potrebbe aumentare in futuro. La crescita dell'atmosfera è facilitata anche dall'aumento della concentrazione di un aerosol di origine industriale (fuliggine) altamente assorbente con un raggio di particelle di 0,001 - 0,05 micron. Un aumento dei gas serra e degli aerosol potrebbe aumentare significativamente la temperatura globale e causare altri cambiamenti climatici, le cui conseguenze ambientali e sociali sono ancora difficili da prevedere.

Il meccanismo dell’effetto serra è il seguente. I raggi del sole, raggiungendo la Terra, vengono assorbiti dalla superficie del suolo, dalla vegetazione, dalla superficie dell'acqua, ecc. Le superfici riscaldate cedono nuovamente energia termica all'atmosfera, ma sotto forma di radiazione a onda lunga.

I gas atmosferici (ossigeno, azoto, argon) non assorbono la radiazione termica dalla superficie terrestre, ma la diffondono. Tuttavia, a seguito della combustione di combustibili fossili e di altri processi di produzione, nell'atmosfera si accumulano anidride carbonica, monossido di carbonio, vari idrocarburi (metano, etano, propano, ecc.), Che non si disperdono, ma assorbono la radiazione termica proveniente dalla Terra superficie. Lo schermo che si crea in questo modo porta alla comparsa dell'effetto serra: il riscaldamento globale.

Oltre all'effetto serra, la presenza di questi gas provoca la formazione dei cosiddetti smog foto-chimico. Allo stesso tempo, a seguito di reazioni fotochimiche, gli idrocarburi formano prodotti molto tossici: aldeidi e chetoni.

Il riscaldamento globaleè una delle conseguenze più significative dell’inquinamento antropogenico della biosfera. Si manifesta sia nel cambiamento climatico che nel biota: il processo di produzione negli ecosistemi, lo spostamento dei confini delle formazioni vegetali e i cambiamenti nei rendimenti dei raccolti. Cambiamenti particolarmente forti possono interessare le alte e medie latitudini. Secondo le previsioni, è qui che la temperatura dell'atmosfera aumenterà in modo più evidente. La natura di queste regioni è particolarmente suscettibile a vari impatti e viene ripristinata molto lentamente.

Come risultato del riscaldamento, la zona della taiga si sposterà verso nord di circa 100-200 km. L'innalzamento del livello dell'oceano dovuto al riscaldamento (scioglimento del ghiaccio e dei ghiacciai) può arrivare fino a 0,2 m, il che porterà allo straripamento delle foci dei grandi fiumi, soprattutto siberiani.

La conferenza periodica dei paesi partecipanti alla Convenzione sulla prevenzione del cambiamento climatico, tenutasi a Roma nel 1996, ha confermato ancora una volta la necessità di un'azione internazionale coordinata per risolvere questo problema. Secondo la Convenzione, i paesi industrializzati e i paesi con economie in transizione hanno assunto l’obbligo di stabilizzare la produzione di gas serra. I paesi dell’Unione Europea hanno incluso nei loro programmi nazionali disposizioni per ridurre le emissioni di carbonio del 20% entro il 2005.

Nel 1997 fu firmato l’accordo di Kyoto (Giappone), in base al quale i paesi sviluppati si impegnavano a stabilizzare le emissioni di gas serra ai livelli del 1990 entro il 2000.

Tuttavia, da allora le emissioni di gas serra sono addirittura aumentate. Ciò è stato facilitato dal ritiro degli Stati Uniti dall'accordo di Kyoto del 2001. Pertanto, l'attuazione di questo accordo è stata minacciata di interruzione, poiché è stata violata la quota necessaria per l'entrata in vigore di questo accordo.

In Russia, a causa del calo generale della produzione, le emissioni di gas serra nel 2000 ammontavano all'80% del livello del 1990. Pertanto, nel 2004 la Russia ha ratificato l'accordo di Kyoto, conferendogli uno status giuridico. Ora (2012) questo accordo è in vigore, altri stati (ad esempio l'Australia) vi aderiscono, ma le decisioni dell'accordo di Kyoto rimangono inadempiute. Tuttavia, la lotta per attuare l’accordo di Kyoto continua.

Uno dei più famosi combattenti contro il riscaldamento globale è l'ex vicepresidente degli Stati Uniti. A. Gore. Dopo aver perso le elezioni presidenziali del 2000, si dedica alla lotta al riscaldamento globale. "Salvare il mondo prima che sia troppo tardi!" è il suo slogan. Armato di una serie di diapositive, ha viaggiato per il mondo spiegando la scienza e la politica del riscaldamento globale, il potenziale di gravi conseguenze nel prossimo futuro, se non limitate dall’aumento delle emissioni di anidride carbonica causate dall’uomo.

A. Gore ha scritto un libro ampiamente conosciuto "Verità sconveniente. Riscaldamento globale, come fermare una catastrofe planetaria. In esso scrive con sicurezza e giustamente: “A volte sembra che la nostra crisi climatica proceda lentamente, ma in realtà sta accadendo molto rapidamente, diventando un vero pericolo planetario. E per sconfiggere la minaccia dobbiamo prima riconoscere il fatto della sua esistenza. Perché i nostri leader non sembrano sentire così forti avvertimenti di pericolo? Resistono alla verità perché nel momento del riconoscimento dovranno affrontare il loro dovere morale: agire. È semplicemente molto più conveniente ignorare l'avviso di pericolo? Forse, ma una verità scomoda non scompare solo perché non si vede.

Nel 2006 gli è stato assegnato l'American Literary Prize per il libro. Dal libro è stato tratto un documentario La scomoda verità" con A. Gore nel ruolo del titolo. Il film nel 2007 ha ricevuto un Oscar ed è stato incluso nella rubrica "Tutti dovrebbero saperlo". Nello stesso anno, A. Gore (insieme a un gruppo di esperti dell'IPCC) è stato insignito del Premio Nobel per la pace per il suo lavoro sulla protezione dell'ambiente e la ricerca sui cambiamenti climatici.

Attualmente, A. Gore continua attivamente anche la lotta contro il riscaldamento globale, essendo consulente freelance per il Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici (IPCC), istituito dall'Organizzazione meteorologica mondiale (OMM) e dal Programma ambientale delle Nazioni Unite (UNEP).

Riscaldamento globale ed effetto serra

Già nel 1827, il fisico francese J. Fourier suggerì che l'atmosfera terrestre agisce come un vetro in una serra: l'aria lascia entrare il calore solare, ma non gli permette di evaporare nello spazio. E aveva ragione. Questo effetto è ottenuto grazie ad alcuni gas atmosferici, come il vapore acqueo e l'anidride carbonica. Trasmettono la luce infrarossa visibile e “vicina” emessa dal Sole, ma assorbono la radiazione infrarossa “lontana”, che si forma quando la superficie terrestre è riscaldata dai raggi solari e ha una frequenza inferiore (Fig. 12).

Nel 1909 il chimico svedese S. Arrhenius sottolineò per la prima volta l'enorme ruolo dell'anidride carbonica come regolatore della temperatura degli strati d'aria vicini alla superficie. L'anidride carbonica trasmette liberamente i raggi del sole alla superficie terrestre, ma assorbe la maggior parte della radiazione termica della terra. Questa è una sorta di schermo colossale che impedisce il raffreddamento del nostro pianeta.

La temperatura della superficie terrestre è in costante aumento, essendo aumentata nel corso del XX secolo. di 0,6 °C. Nel 1969 era 13,99°C, nel 2000 era 14,43°C. Pertanto, la temperatura media della Terra attualmente è di circa 15°C. Ad una data temperatura, la superficie del pianeta e l'atmosfera sono in equilibrio termico. Riscaldata dall'energia del Sole e dalla radiazione infrarossa dell'atmosfera, la superficie della Terra restituisce all'atmosfera una quantità media equivalente di energia. Questa è l'energia di evaporazione, convezione, conduzione del calore e radiazione infrarossa.

Riso. 12. Rappresentazione schematica dell'effetto serra dovuto alla presenza di anidride carbonica nell'atmosfera

Recentemente, l'attività umana ha introdotto uno squilibrio nel rapporto tra energia assorbita e rilasciata. Prima dell'intervento umano nei processi globali del pianeta, i cambiamenti avvenuti sulla sua superficie e nell'atmosfera erano associati al contenuto dei gas in natura, che, con la mano leggera degli scienziati, venivano chiamati "serra". Questi gas includono anidride carbonica, metano, ossido nitrico e vapore acqueo (Fig. 13). Ora ad essi sono stati aggiunti clorofluorocarburi di origine antropica (CFC). Senza la “coperta” di gas che avvolge la Terra, la temperatura sulla sua superficie sarebbe inferiore di 30-40 gradi. L'esistenza di organismi viventi in questo caso sarebbe molto problematica.

I gas serra intrappolano temporaneamente il calore nella nostra atmosfera, creando il cosiddetto effetto serra. A causa delle attività umane create dall’uomo, alcuni gas serra aumentano la loro quota nell’equilibrio generale dell’atmosfera. Ciò vale soprattutto per l’anidride carbonica, il cui contenuto è in costante aumento da decennio a decennio. L’anidride carbonica crea il 50% dell’effetto serra, i CFC rappresentano il 15-20% e il metano il 18%.

Riso. 13. La percentuale di gas di origine antropica nell'atmosfera con l'effetto serra dell'azoto è del 6%

Nella prima metà del XX secolo. il contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera è stato stimato allo 0,03%. Nel 1956, nell'ambito del primo Anno geofisico internazionale, gli scienziati condussero studi speciali. Il valore indicato è stato adeguato e ammonta allo 0,028%. Nel 1985 furono effettuate nuove misurazioni e si scoprì che la quantità di anidride carbonica nell'atmosfera era aumentata allo 0,034%. Pertanto, l'aumento del contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera è un fatto provato.

Negli ultimi 200 anni, a seguito delle attività antropiche, il contenuto di monossido di carbonio nell'atmosfera è aumentato del 25%. Ciò è dovuto, da un lato, alla combustione intensiva di combustibili fossili: gas, petrolio, scisto, carbone, ecc., e dall’altro, alla diminuzione annuale delle aree forestali, che sono i principali serbatoi di anidride carbonica . Inoltre, lo sviluppo di settori agricoli come la coltivazione del riso e l'allevamento di animali, nonché la crescita delle discariche urbane, portano ad un aumento delle emissioni di metano, ossido di azoto e alcuni altri gas.

Il metano è il secondo gas serra più importante. Il suo contenuto nell'atmosfera aumenta dell'1% ogni anno. I fornitori più significativi di metano sono le discariche, il bestiame e le risaie. Le riserve di gas nelle discariche delle grandi città possono essere considerate come piccoli giacimenti di gas. Per quanto riguarda le risaie, nonostante il grande rilascio di metano, si è scoperto che relativamente poco di esso entra nell’atmosfera, poiché la maggior parte viene decomposta dai batteri associati al sistema radicale del riso. Pertanto, l’impatto degli ecosistemi agricoli del riso sul rilascio di metano nell’atmosfera è generalmente moderato.

Oggi non c’è dubbio che la tendenza verso l’utilizzo prevalentemente di combustibili fossili porta inevitabilmente a un cambiamento climatico catastrofico a livello globale. Al ritmo attuale di utilizzo di carbone e petrolio, nei prossimi 50 anni si prevede un aumento della temperatura media annuale del pianeta nell’intervallo da 1,5°C (vicino all’equatore) a 5°C (alle alte latitudini) .

L’aumento della temperatura causato dall’effetto serra comporta conseguenze ambientali, economiche e sociali senza precedenti. Il livello dell’acqua negli oceani può aumentare di 1-2 m a causa dell’acqua del mare e dello scioglimento dei ghiacci polari. (A causa dell'effetto serra, il livello dell'oceano mondiale nel 20° secolo è già aumentato di 10-20 cm.) È stato stabilito che un aumento di 1 mm del livello del mare porta ad un arretramento della costa di 1,5 m.

Se il livello del mare aumentasse di circa 1 m (e questo è lo scenario peggiore), entro il 2100 circa l’1% del territorio dell’Egitto, il 6% del territorio dei Paesi Bassi, il 17,5% del territorio del Bangladesh e l’80% del l'atollo di Majuro, che fa parte del maresciallo, sarà sott'acqua: isole di pescatori. Questo sarà l’inizio di una tragedia per 46 milioni di persone. Secondo le previsioni più pessimistiche, l'innalzamento del livello degli oceani mondiali nel XXI secolo. potrebbe comportare la scomparsa dalla mappa mondiale di paesi come l’Olanda, il Pakistan e Israele, l’inondazione della maggior parte del Giappone e di alcuni altri stati insulari. San Pietroburgo, New York e Washington potrebbero andare sott’acqua. Mentre alcune parti del territorio rischiano di finire in fondo al mare, altre soffriranno la siccità più grave. La scomparsa minaccia i mari di Azov e Aral e molti fiumi. L’area dei deserti aumenterà.

Un gruppo di climatologi svedesi ha scoperto che dal 1978 al 1995 l'area di ghiaccio galleggiante nell'Oceano Artico è diminuita di circa 610mila km2, vale a dire del 5,7%. Allo stesso tempo, si è scoperto che attraverso lo stretto di Fram, che separa l'arcipelago delle Svalbard (Svalbard) dalla Groenlandia, fino a 2600 km 3 di ghiaccio galleggiante vengono trasportati ogni anno nell'Atlantico aperto a una velocità media di circa 15 cm / s (che è circa 15-20 volte superiore alla portata di un fiume come il Congo).

Nel luglio 2002, una richiesta di aiuto è arrivata dal piccolo stato insulare di Tuvalu, situato su nove atolli nell'Oceano Pacifico meridionale (26 km 2, 11,5mila abitanti). Tuvalu viene lentamente ma inesorabilmente sommersa: il punto più alto dello stato si trova a soli 5 m sopra il livello del mare. È ora di aumentare il livello del mare nell'area di oltre 3 m, a causa dell'innalzamento del livello degli oceani dovuto al riscaldamento globale. Se questa tendenza continua, il piccolo stato verrà spazzato via dalla faccia della Terra. Il governo di Tuvalu sta adottando misure per reinsediare i cittadini nel vicino stato di Niue.

Un aumento della temperatura causerà una diminuzione dell’umidità del suolo in molte regioni della Terra. Siccità e tifoni diventeranno all’ordine del giorno. La copertura di ghiaccio dell'Artico sarà ridotta del 15%. Nel prossimo secolo, nell’emisfero settentrionale, la copertura di ghiaccio di fiumi e laghi durerà 2 settimane in meno rispetto al XX secolo. Il ghiaccio si sta sciogliendo nelle montagne del Sud America, Africa, Cina e Tibet.

Il riscaldamento globale influenzerà anche lo stato delle foreste mondiali. La vegetazione forestale, come è noto, può esistere entro limiti molto ristretti di temperatura e umidità. La maggior parte potrebbe morire, il complesso sistema ecologico sarà in fase di distruzione e ciò comporterà una catastrofica diminuzione della diversità genetica delle piante. Come risultato del riscaldamento globale sulla Terra nella seconda metà del XXI secolo. potrebbero scomparire da un quarto alla metà delle specie di flora e fauna terrestre. Anche nelle condizioni più favorevoli, entro la metà del secolo, la minaccia immediata di estinzione incomberà su quasi il 10% delle specie di animali terrestri e vegetali.

Gli studi hanno dimostrato che per evitare una catastrofe globale è necessario ridurre le emissioni di carbonio nell’atmosfera a 2 miliardi di tonnellate all’anno (un terzo del volume attuale). Data la crescita naturale della popolazione, entro il 2030-2050. pro capite non dovrebbe essere superiore a 1/8 della quantità di carbonio emessa oggi in media per abitante d’Europa.

L'effetto serra è il ritardo da parte dell'atmosfera terrestre della radiazione termica del pianeta. L'effetto serra è stato osservato da chiunque di noi: nelle serre o nelle serre la temperatura è sempre più alta che all'esterno. Lo stesso si osserva sulla scala terrestre: l'energia solare, passando attraverso l'atmosfera, riscalda la superficie terrestre, ma l'energia termica emessa dalla Terra non può fuoriuscire nello spazio, poiché l'atmosfera terrestre la ritarda, agendo come il polietilene in una serra: trasmette onde luminose corte dal Sole alla Terra e ritarda le onde termiche (o infrarosse) lunghe emesse dalla superficie terrestre. C'è un effetto serra.L'effetto serra si verifica a causa della presenza di gas nell'atmosfera terrestre che hanno la capacità di ritardare le onde lunghe.Si chiamano gas “serra” o “serra”.

I gas serra erano presenti nell’atmosfera in piccole quantità (circa 0,1%) dal suo inizio. Questa quantità è stata sufficiente a mantenere l'equilibrio termico della Terra a un livello adatto alla vita a causa dell'effetto serra. Si tratta del cosiddetto effetto serra naturale, se non fosse per questo la temperatura media della superficie terrestre sarebbe di 30°C non +14°C, come adesso, ma -17°C.

L'effetto serra naturale non minaccia né la Terra né l'umanità, poiché la quantità totale di gas serra è mantenuta allo stesso livello a causa del ciclo della natura, inoltre, le dobbiamo la vita, a condizione che l'equilibrio non venga disturbato.

Ma un aumento della concentrazione di gas serra nell'atmosfera porta ad un aumento dell'effetto serra e ad una violazione del bilancio termico della Terra. Questo è esattamente ciò che è accaduto negli ultimi due secoli di sviluppo della civiltà. Le centrali elettriche alimentate a carbone, gli scarichi delle automobili, le ciminiere delle fabbriche e altre fonti di inquinamento di origine antropica emettono nell’atmosfera circa 22 miliardi di tonnellate di gas serra all’anno.

Il ruolo dell'effetto serra

Lo stato dell'atmosfera, in particolare la quantità di vapore acqueo e anidride carbonica in essa presente, ha una grande influenza sul clima della Terra. Un aumento della concentrazione del vapore acqueo provoca un aumento della nuvolosità e, di conseguenza, una diminuzione della quantità di calore solare che entra in superficie. E un cambiamento nella concentrazione di anidride carbonica CO 2 nell'atmosfera provoca un indebolimento o un rafforzamento effetto serra, in cui l'anidride carbonica assorbe parzialmente il calore emesso dalla Terra nella banda dell'infrarosso con successiva riemissione verso la superficie terrestre. Di conseguenza, la temperatura della superficie e degli strati inferiori dell’atmosfera aumenta. Pertanto, il fenomeno dell'effetto serra influisce in modo significativo sulla mitigazione del clima terrestre. In sua assenza, la temperatura media del pianeta sarebbe di 30-40°C inferiore a quella attuale, e non sarebbe +15°C, ma -15°C, o addirittura -25°C. A temperature così medie, gli oceani si coprirebbero molto rapidamente di ghiaccio, si trasformerebbero in enormi congelatori e la vita sul pianeta diventerebbe impossibile. La quantità di anidride carbonica è influenzata da molti fattori, tra i quali i principali sono l'attività vulcanica e l'attività vitale degli organismi terrestri.

Ma l’impatto maggiore sullo stato dell’atmosfera e, di conseguenza, sul clima della Terra su scala planetaria, sono fattori astronomici esterni, come i cambiamenti nei flussi di radiazione solare dovuti alla variabilità dell’attività solare e i cambiamenti nella parametri dell'orbita terrestre. La teoria astronomica delle fluttuazioni climatiche è stata creata negli anni '20 del XX secolo. È stato stabilito che una variazione dell'eccentricità dell'orbita terrestre da un possibile minimo di 0,0163 a un possibile massimo di 0,066 può portare ad una differenza nella quantità di energia solare che cade sulla superficie terrestre all'afelio e al perielio del 25% per anno. A seconda che la Terra passi il suo perielio in estate o in inverno (per l'emisfero settentrionale), un tale cambiamento nel flusso di radiazione solare può portare ad un riscaldamento o un raffreddamento generale del pianeta.

La teoria ha permesso di calcolare il tempo delle ere glaciali nel passato. A parte gli errori nella determinazione delle date geologiche, l'età di una dozzina di ghiacci precedenti coincideva con la teoria. Permette anche di rispondere alla domanda su quando dovrebbe arrivare la prossima glassa più vicina: oggi viviamo in un'era interglaciale e non ci minaccia per i prossimi 5.000-10.000 anni.

Cos'è l'effetto serra?

Il concetto di effetto serra venne formulato nel 1863. Tyndale.

Un esempio quotidiano dell'effetto serra è il riscaldamento dall'interno di un'auto quando è al sole con i finestrini chiusi. Il motivo è che la luce del sole entra dai finestrini e viene assorbita dai sedili e dagli altri oggetti presenti nella cabina. In questo caso, l'energia luminosa si trasforma in energia termica, gli oggetti si riscaldano ed emettono calore sotto forma di radiazione infrarossa o termica. A differenza della luce, questa non penetra verso l'esterno attraverso i finestrini, cioè viene catturata all'interno dell'auto. A causa di ciò, la temperatura aumenta. La stessa cosa accade nelle serre, da cui il nome stesso di questo effetto, effetto serra (o serra Effetto). Su scala globale, l’anidride carbonica presente nell’aria svolge lo stesso ruolo del vetro. L'energia luminosa penetra nell'atmosfera, viene assorbita dalla superficie terrestre, convertita in energia termica e rilasciata come radiazione infrarossa. Tuttavia, l'anidride carbonica e alcuni altri gas, a differenza di altri elementi naturali dell'atmosfera, la assorbono. Allo stesso tempo si riscalda e, a sua volta, riscalda l'atmosfera nel suo insieme. Ciò significa che più anidride carbonica contiene, più raggi infrarossi verranno assorbiti e più caldo diventerà.

La temperatura e il clima a cui siamo abituati sono forniti dalla concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera al livello dello 0,03%. Ora stiamo aumentando questa concentrazione e sta emergendo una tendenza al riscaldamento.
Quando decenni fa gli scienziati preoccupati mettevano in guardia l’umanità dal crescente effetto serra e dalla minaccia del riscaldamento globale, inizialmente venivano visti come vecchi comici di una vecchia commedia. Ma presto non fu più divertente. Il riscaldamento globale sta accadendo, e molto velocemente. Il clima sta cambiando davanti ai nostri occhi: il caldo senza precedenti in Europa e Nord America provoca non solo massicci attacchi di cuore, ma anche inondazioni catastrofiche.

All'inizio degli anni '60 a Tomsk erano comuni gelate fino a 45°C. Negli anni '70, la caduta del termometro sotto i 30° sotto lo zero già causava confusione nelle menti dei siberiani. L’ultimo decennio ci spaventa sempre meno con un clima così freddo. Ma gli uragani più forti che distruggono i tetti delle case, rompono alberi, rompono le linee elettriche sono diventati la norma. Anche 25 anni fa tali fenomeni erano molto rari nella regione di Tomsk! Per convincere qualcuno che il riscaldamento globale è ormai un dato di fatto non è più sufficiente guardare la cronaca della stampa, nazionale e internazionale. Forti siccità, inondazioni mostruose, venti violenti da uragano, tempeste senza precedenti: ora siamo tutti diventati testimoni involontari di questi fenomeni. Negli ultimi anni in Ucraina si è verificato un caldo senza precedenti e si sono verificati acquazzoni tropicali che hanno portato a inondazioni devastanti.

L'attività dell'umanità all'inizio del 21 ° secolo porta ad un rapido aumento della concentrazione di inquinanti nell'atmosfera, che minaccia la distruzione dello strato di ozono e il brusco cambiamento climatico, in particolare il riscaldamento globale. Per ridurre la minaccia di una crisi ambientale globale, è necessario ridurre significativamente l’emissione di gas nocivi nell’atmosfera ovunque. La responsabilità di ridurre tali emissioni dovrebbe essere condivisa tra tutti i membri della comunità globale, che differiscono significativamente sotto molti aspetti: livello di sviluppo industriale, reddito, struttura sociale e orientamento politico. A causa di queste differenze, sorge inevitabilmente la questione della misura in cui il governo nazionale dovrebbe controllare le emissioni atmosferiche. La discutibilità di questo problema è ulteriormente accresciuta dal fatto che non è stato ancora raggiunto alcun accordo sulla questione dell'impatto ambientale del crescente effetto serra. Tuttavia, vi è una crescente consapevolezza che, data la minaccia del riscaldamento globale, con tutte le conseguenze devastanti che ne derivano, limitare le emissioni nocive nell’atmosfera sta diventando un compito di fondamentale importanza.

Le zone costiere del Mar d’Azov e del Mar Nero sono a rischio di estinzione. Anche le inondazioni catastrofiche con le quali stiamo già affrontando si verificheranno molto più frequentemente. Ad esempio, le dighe del Dnepr, in particolare quella di Kiev, sono state costruite tenendo conto delle inondazioni più devastanti mai avvenute sul Dnepr.

La rapida crescita delle emissioni industriali e di altri inquinanti atmosferici ha portato a un drammatico aumento dell’effetto serra e della concentrazione di gas che riducono lo strato di ozono. Ad esempio, dall’inizio della rivoluzione industriale, la concentrazione di CO2 nell’atmosfera è aumentata del 26%, di cui oltre la metà si è verificata dall’inizio degli anni ’60. Concentrazione di vari cloruri gassosi, che riducono principalmente lo strato di ozono clorofluorocarburi (CFC), in soli 16 anni (dal 1975 al 1990) sono aumentati del 114%. Il livello di concentrazione di un altro gas coinvolto nella creazione dell'effetto serra, il metano CAP 4 , è aumentato del 143% dall’inizio della rivoluzione industriale, compreso circa il 30% di questa crescita dall’inizio degli anni ’70. Fino a quando non verranno adottate misure urgenti a livello internazionale, la rapida crescita della popolazione e l’aumento dei suoi redditi saranno accompagnati da un’accelerazione nella concentrazione di queste sostanze chimiche.

Gli anni ’80 sono stati il ​​decennio più caldo da quando è iniziata la meticolosa documentazione dei modelli meteorologici. Sette degli anni più caldi mai registrati sono stati il ​​1980, 1981, 1983, 1987, 1988, 1989 e 1990, con il 1990 come il più caldo mai registrato. Tuttavia, fino ad ora, gli scienziati non possono dire con certezza se un tale riscaldamento del clima sia una tendenza sotto l'influenza dell'effetto serra o se si tratti solo di fluttuazioni naturali e naturali. Dopotutto, il clima ha già sperimentato cambiamenti e fluttuazioni simili in passato. Nel corso dell’ultimo milione di anni si sono verificate otto cosiddette ere glaciali, quando un gigantesco tappeto di ghiaccio ha raggiunto le latitudini di Kiev in Europa e di New York in America. L'ultima era glaciale finì circa 18mila anni fa, e a quel tempo la temperatura media era di 5° inferiore a quella attuale. Di conseguenza, il livello dell'oceano mondiale era di 120 m inferiore a quello attuale.

Durante l'ultima era glaciale, il contenuto di CO 2 atmosferico è sceso a 0,200, mentre negli ultimi due periodi di riscaldamento è stato pari a 0,280. Così era all'inizio del XIX secolo. Poi ha iniziato gradualmente ad aumentare fino a raggiungere il valore attuale di circa 0,347. Ne consegue che nei 200 anni trascorsi dall’inizio della Rivoluzione Industriale, il controllo naturale sul contenuto di anidride carbonica nell’atmosfera attraverso un ciclo chiuso tra atmosfera, oceano, vegetazione e processi di decadimento organico e inorganico è stato grossolanamente violato.

Non è ancora chiaro se questi parametri del riscaldamento climatico siano davvero staticamente significativi. Alcuni ricercatori, ad esempio, notano che i dati che caratterizzano il riscaldamento climatico sono significativamente inferiori a quelli calcolati utilizzando previsioni computerizzate basate sui dati sul livello delle emissioni degli anni precedenti. Gli scienziati sanno che alcuni tipi di inquinanti possono effettivamente rallentare il processo di riscaldamento riflettendo i raggi ultravioletti nello spazio. Pertanto è discutibile la questione se si tratti di un cambiamento climatico graduale o se questi cambiamenti siano temporanei, mascherando l’impatto a lungo termine del crescente effetto serra e della riduzione dello strato di ozono. Sebbene ci siano poche prove a livello statistico che il riscaldamento climatico sia una tendenza sostenibile, la valutazione delle potenziali conseguenze catastrofiche del riscaldamento climatico ha portato a diffuse richieste di misure precauzionali.

Un’altra importante manifestazione del riscaldamento globale è il riscaldamento degli oceani. Nel 1989, A. Strong della National Atmospheric and Oceanic Administration riferì: “Le misurazioni delle temperature della superficie dell'oceano prese dai satelliti tra il 1982 e il 1988 mostrano che gli oceani del mondo si stanno gradualmente ma notevolmente riscaldando di circa 0,1 ° C all'anno”. Ciò è estremamente importante perché, a causa della loro colossale capacità termica, gli oceani difficilmente reagiscono ai cambiamenti climatici casuali. La tendenza osservata verso il loro riscaldamento dimostra la gravità del problema.

Il verificarsi dell’effetto serra:

La causa ovvia dell’effetto serra è l’utilizzo dei tradizionali vettori energetici da parte dell’industria e degli automobilisti. Ragioni meno ovvie includono la deforestazione, il riciclaggio e l’estrazione del carbone. I clorofluorocarburi (CFC), l'anidride carbonica CO 2 , il metano CH 4 , gli ossidi di zolfo e di azoto contribuiscono in modo significativo all'aumento dell'effetto serra.

Tuttavia, l’anidride carbonica svolge ancora il ruolo più importante in questo processo, poiché ha un ciclo di vita relativamente lungo nell’atmosfera e i suoi volumi sono in costante aumento in tutti i paesi. Le fonti di CO 2 possono essere suddivise in due categorie principali: produzione industriale e altre, che rappresentano rispettivamente il 77% e il 23% del volume totale delle sue emissioni nell'atmosfera. L'intero gruppo dei paesi in via di sviluppo (circa 3/4 della popolazione mondiale) rappresenta meno di 1/3 del totale delle emissioni industriali di CO 2 . Se la Cina fosse esclusa da questo gruppo di paesi, questa cifra scenderebbe a circa 1/5. Poiché i paesi più ricchi hanno livelli di reddito e, di conseguenza, di consumo più elevati, la quantità di emissioni nocive nell’atmosfera pro capite è molto più elevata. Ad esempio, le emissioni pro capite negli Stati Uniti sono più di 2 volte la media europea, 19 volte la media africana e 25 volte la cifra corrispondente dell’India. Tuttavia, recentemente nei paesi sviluppati (in particolare negli Stati Uniti) si è osservata la tendenza a ridurre gradualmente la produzione dannosa per l'ambiente e la popolazione e a trasferirla nei paesi meno sviluppati. Pertanto, il governo degli Stati Uniti si occupa di mantenere una situazione ambientale favorevole nel suo paese, preservandone al tempo stesso il benessere economico.

Anche se la quota dei paesi del terzo mondo nelle emissioni industriali di CO 2 è relativamente piccola, essi rappresentano quasi tutte le altre emissioni nell’atmosfera. La ragione principale di ciò è l’uso di tecniche di incendio delle foreste per coinvolgere nuove terre nella circolazione agricola. L'indicatore del volume delle emissioni nell'atmosfera ai sensi del presente articolo è calcolato come segue: si presume che l'intero volume di CO 2 contenuto nelle piante, quando bruciato, entri nell'atmosfera. Si stima che la deforestazione rappresenti il ​​25% di tutte le emissioni atmosferiche. Forse ancora più significativo è il fatto che il processo di deforestazione distrugge la fonte di ossigeno atmosferico. Le foreste pluviali tropicali rappresentano un importante meccanismo di autoguarigione per un ecosistema, poiché gli alberi assorbono anidride carbonica e rilasciano ossigeno attraverso la fotosintesi. La deforestazione riduce la capacità dell’ambiente di assorbire l’anidride carbonica. Pertanto, sono le caratteristiche del processo di coltivazione della terra nei paesi in via di sviluppo a determinare un contributo così significativo di questi ultimi all'aumento dell'effetto serra.

Nella biosfera naturale, il contenuto di anidride carbonica nell'aria si mantiene allo stesso livello, poiché la sua immissione equivale alla sua rimozione. Questo processo è stato determinato dal ciclo del carbonio, durante il quale la quantità di anidride carbonica estratta dall'atmosfera dalle piante fotosintetiche viene compensata dalla respirazione e dalla combustione. Attualmente, le persone stanno attivamente sconvolgendo questo equilibrio abbattendo le foreste e utilizzando combustibili fossili. Bruciando ogni libbra di esso (carbone, petrolio e gas naturale) si producono circa tre libbre, o 2 m 3, di anidride carbonica (il peso triplica perché ogni atomo di carbonio del combustibile attacca due atomi di ossigeno nel processo di combustione e trasformazione in carbonio). biossido). La formula chimica per bruciare il carbonio è la seguente:

C+O2→CO2

Ogni anno vengono bruciati circa 2 miliardi di tonnellate di combustibili fossili, il che significa che quasi 5,5 miliardi di tonnellate di anidride carbonica entrano nell’atmosfera. Circa 1,7 miliardi di tonnellate vi entrano anche a causa della riduzione e dell'incendio delle foreste tropicali e dell'ossidazione della materia organica del suolo (humus). A questo proposito, le persone stanno cercando di ridurre il più possibile le emissioni di gas nocivi nell'atmosfera, cercando di trovare nuovi modi per soddisfare i loro bisogni tradizionali. Un esempio interessante è lo sviluppo di nuovi condizionatori ecologici. I condizionatori d'aria svolgono un ruolo significativo nel verificarsi dell'effetto serra. Il loro utilizzo porta ad un aumento delle emissioni dei veicoli. A ciò si aggiunge una leggera ma inevitabile perdita di liquido refrigerante, che fuoriesce ad alta pressione, ad esempio, attraverso le guarnizioni sul collegamento del tubo. Questo refrigerante ha lo stesso impatto sul clima degli altri gas serra. Pertanto, i ricercatori hanno iniziato a cercare un refrigerante rispettoso dell'ambiente. Gli idrocarburi, che hanno buone proprietà refrigeranti, non possono essere utilizzati a causa della loro elevata infiammabilità. Pertanto, la scelta degli scienziati è caduta sull'anidride carbonica. La CO2 è un costituente naturale dell'aria. La CO 2 necessaria per il condizionamento dell'aria appare come un sottoprodotto di molti processi industriali. Inoltre, per la CO 2 naturale non è necessario creare un'intera infrastruttura per la manutenzione e il trattamento. La CO2 è poco costosa e può essere trovata in tutto il mondo.

L'anidride carbonica è stata utilizzata come agente refrigerante nel secolo scorso per la pesca. Negli anni '30 la CO2 fu sostituita da sostanze sintetiche e dannose per l'ambiente. Hanno permesso di utilizzare una tecnica più semplice ad alta pressione. Gli scienziati stanno sviluppando componenti per un sistema di raffreddamento completamente nuovo che utilizza CO 2 . Questo sistema comprende compressore, raffreddatore di gas, espansore, evaporatore, collettore e scambiatore di calore interno. L'alta pressione richiesta per la CO 2, considerati materiali più avanzati di prima, non rappresenta un grande pericolo. Nonostante la maggiore resistenza alla pressione, i nuovi componenti sono paragonabili per dimensioni e peso alle unità convenzionali. I test condotti su un nuovo condizionatore per auto mostrano che l’uso dell’anidride carbonica come refrigerante può ridurre di un terzo le emissioni di gas serra.

Un aumento costante della quantità di combustibili fossili bruciati (carbone, petrolio, gas, torba, ecc.) Porta ad un aumento della concentrazione di CO 2 nell'aria atmosferica (all'inizio del XX secolo - 0,029%, oggi - 0,034%). Le previsioni lo dicono entro la metà XXI secolo, il contenuto di CO 2 raddoppierà, il che porterà ad un forte aumento dell'effetto serra e la temperatura sul pianeta aumenterà. Sorgeranno altri due problemi pericolosi: il rapido scioglimento dei ghiacciai nell’Artico e nell’Antartico, il “permafrost” della tundra e l’innalzamento del livello dell’Oceano Mondiale. Tali cambiamenti saranno accompagnati dal cambiamento climatico, che è persino difficile da prevedere. Di conseguenza, il problema non risiede solo nell’effetto serra, ma nella sua crescita artificiale, generata dall’attività umana, che modifica il contenuto ottimale di gas serra nell’atmosfera. L'attività umana industriale porta ad un loro notevole aumento e all'apparenza di una minacciosa sproporzione. Se l’umanità non riuscirà ad adottare misure efficaci per limitare le emissioni di gas serra e preservare le foreste, la temperatura, secondo le Nazioni Unite, aumenterà di altri 3°C in 30 anni. Una soluzione al problema sono le fonti di energia pulita che non aggiungerebbero anidride carbonica e molto calore all’atmosfera. Ad esempio, vengono già utilizzati con successo piccoli impianti solari che consumano calore solare invece di combustibile.