Климат Земли и перспективы его изменения

Введение
1. Климат Земли и перспективы его изменения
1.1 Воздействие Солнца на климат Земли
1.2 Влияние «парникового» эффекта
1.3 Перспективы изменения климата
Заключение
Список литературы

Климат Земли и перспективы его изменения

1.2 Влияние «парникового» эффекта
Наличие в атмосфере водяного пара, углекислого газа, метана и некоторых других газов ведет к росту температуры воздуха, воды и земли за счет так называемого парникового эффекта.
Атмосфера поглощает инфракрасное излучение поверхности планеты, нагревается и излучает часть длинноволновой радиации обратно на Землю. По некоторым данным, в атмосфере задерживается до 78% земного излучения. В этом суть парникового эффекта (рис. 3). При этом основную роль в «парниковом эффекте» играют водяной пар и углекислый газ. Метан и другие «парниковые газы» не столь существенны в силу их малой концентрации в атмосфере Земли.
Рисунок 3. Схема парникового эффекта.
Известно, что наблюдаемое нарастание концентрации СО2 в земной атмосфере происходит почти линейно, в то время как поступление СО2 в атмосферу от сжигания ископаемого топлива идет неравномерно и гораздо меньшими темпами. Количество СО2, выделяемое человечеством, составляет малые доли процента по сравнению с естественным содержанием СО2: 90 % природного СО2 растворено в водах океанов.
Более того, рост СО2 в атмосфере Земли, как показали исследования кернов льда в Антарктиде и Гренландии, является не причиной потепления (как это трактуется идеологами антропогенного воздействия), а следствием.
Исследования показали, что за потеплением следует нарастание СО2 в атмосфере: океаны, нагреваясь, сбрасывают избыток СО2. И наоборот, при похолодании океаны поглощают СО2 (поглощающая способность воды велика: 1 тонна холодной воды может содержать до 3 кг СО2 по массе)4.
Два фактора определяют ведущую роль океана в регулировании СО2. Первый - высокая растворимость углекислого газа в воде. Для сравнения, при температуре воды 20 °С растворимость СО2 в 28 раз выше, чем растворимость кислорода и в 55 раз выше растворимости азота.
Второй фактор – углекислый газ, в отличие от большинства газов, при растворении в воде является химически активным и выводит из динамического равновесия карбонатную систему океана5.
Карбонатная система — это целый ряд последовательных реакций, начиная с образования угольной кислоты при растворении СО2 в морской воде и кончая выпадением нерастворимых карбонатов кальция и магния.
Схематически ее можно представить таким образом:
СО2 + Н2О ↔ Н2СО3 ↔ Н+ + НСО3− ↔
↔ 2Н+ + СО3- ↔ Са++ + Mg++ ↔
↔ CaCO3 + MgCO3
↓ ↓
нерастворимый осадок
Углекислый газ, поступая из атмосферы в океан, реагирует с водой, образуя угольную кислоту (H2CO3). Она, в свою очередь, диссоциирует на катион водорода (H+) и гидрокарбонатный анион (HCO3−).
Гидрокарбонатный анион так же диссоциирует на катионы водорода и карбонатный анион (CO3-). Последний вступает в реакцию с катионами кальция и магния, которые входят в состав морской воды, и в виде нерастворимых карбонатов выпадают в осадок.
На дно Мирового океана ежегодно оседает около 1,24·109 тонн CaCO3 и 0,125·109 тонн MgCO3. Грунты дна океана в среднем содержат более 32% CaCO3.
Таким образом океан захватывает из атмосферы и «хоронит» СО2 в осадочных породах в виде известняков и доломитов. Между захватом и «похоронами» СО2 проходит целый ряд трансформаций. Это и строительство коралловыми полипами своих изумительных колоний. Это и разнообразные по форме и цвету раковины моллюсков.
С наблюдаемым увеличением концентрации углекислого газа связывают возрастающий парниковый эффект на Земле. Многие априори полагают, что перенос тепла в тропосфере происходит в основном радиационным путем и прогрев атмосферы идет за счет поглощения инфракрасного излучения от нижележащей поверхности. Однако это не так.
Доминирующим механизмом передачи тепла в тропосфере является не радиационный перенос тепла, а конвективный (рис. 3). Этот процесс протекает адиабатически, при этом температура тропосферы Земли (а также и Венеры) определяется потоком солнечного излучения, давлением атмосферы и ее теплоемкостью.
Значительное накопление в атмосфере СО2 при прочих равных условиях ведет к снижению температуры тропосферы, а не к повышению, как обычно принято думать. Снижение температуры связано с тем обстоятельством, что при постоянном давлении теплоемкость углекислотной атмосферы меньше теплоемкости азотно-кислородной атмосферы.
С другой стороны, увеличение концентрации углекислого газа в воздухе ведет к некоторому росту атмосферного давления и, следовательно, к повышению температуры. В результате действия двух противоположно направленных факторов температурный режим тропосферы остается практически неизменным.
Вывод о слабом влиянии СО2 на температуру земной атмосферы справедлив также и для других техногенных выбросов. Создается впечатление, что природа установила своеобразную защиту от неразумных действий человека: человек может в значительной степени нарушить экологию, но практически не способен существенно повлиять на климат планеты.
Говоря о роли углекислого газа в изменении климата Земли, уместно отметить, что высокая температура на Венере обусловлена исключительно ее углекислотной атмосферой из-за парникового эффекта вследствие поглощения углекислым газом инфракрасного излучения. Высокая температура на Венере следует, логически, из адиабатического закона, и если бы атмосфера Венеры была азотно-кислородной, как на Земле, то температура венерианской атмосферы была бы намного выше!
1.3 Перспективы изменения климата
1. Прогноз климата Земли до 2100 г. с использованием глобальных климатических моделей нереалистичен по следующим главным причинам:
- базовое положение в глобальном климатическом моделировании об антропогенно обусловленных изменениях климата является необоснованным.
- нет оснований считать, что наблюдаемый в атмосфере рост концентрации углекислого газа имеет антропогенную природу. Рост концентрации СО2 в воздухе является естественным и связан с потеплением океанов.
Рост концентрации углекислого газа в атмосфере не ведет к потеплению климата.
Игнорирование воздействия Солнца на климат Земли или сведение многофакторного влияния Солнца на климат (модуляция потока галактических космических лучей, альбедо, генерация озона и т.д.) только к учету малых, часто заниженных вариаций светимости Солнца являются глубоко ошибочными.