Парниковый эффект в атмосфере — проблемы глобального потепления

Общее

Парниковый эффект — увеличение температуры нижних слоев атмосферы планеты (Земли) в сравнении с эффективной температурой, температурой теплового излучения планеты из космоса. Процесс парникового эффекта заключается в следующем. Примеси атмосферы пропускают солнечные лучи и они достигают поверхности земли и воды, что в свою очередь нагревает их. Нагретые поверхности отдают тепловую энергию атмосфере в виде длинноволнового излучения. Однако атмосферные газы не поглощают такое тепловое излучение и рассеивает его. Так называемый экран не дает теплу выйти, что приводит к глобальному потеплению. Нагретый воздух от поверхности поднимается вверх образуя облака.

Анализ парникового эффекта

Общая энергия солнечного излучения, которая поглощается в единицу времени нашей планетов радиусом R и сферическим альбедо А:

• E = πR² × (E₀ / r²) × (1 — A)

E₀ — солнечная постоянная, r — расстояние к Солнцу. Числительная величина парникового эффекта δT равна разнице между средней приповерхностной температурой атмосферы планеты T_s и её эффективной температурой T_E. Парниковый эффект может быть на планетах с плотными атмосферами, которые имеют в содержании газы поглощающие излучение в инфракрасной области спектра. Для планеты Земля присутствуют следующие показатели:

• атм. давление у поверхности — 1
• T_E — 249 K
• T_s — 288 K
• δT — 39 K

Происхождение парникового эффекта

На диапазонах длин волн 400 — 1500 нм в видимом свете и ближнем инфракрасном диапазоне приходится 75% энергии солнечного излучения, множество газов не поглощают излучение в таком диапазоне. Рэлеевское рассеяние (без изменение длины волн) в газах и рассеяние на атмосферных аэрозолях не блокируют проникновению излучения этих волн.

Глобальное потепление и парниковый эффект

В последнее время процессы человечества приносит дисбаланс в соотношение выделяемой и поглощаемой энергии. Без газового одеяла, которое находится в атмосфере, температура на поверхности Земли была бы на 30 — 40 градусов ниже. Газы удерживают тепло в нашей атмосфере, из-за чего создается парниковый эффект.

За последние 200 лет из-за антропогенной деятельности человека оксид углерод в атмосфере вырос на 25%. Это связано с двумя причинами. Первая — это уменьшение площади лесов, которые являются основным поглощателем углеродного газа. Вторая причина — сжигание природных ресурсов (газ, нефть и тд).

При таких темпах использования природных ресурсов в ближайшие 50 лет прогнозируется увеличение температуры в рамках от 1,5 до 5 °C. Это приведет к массовым проблемам как экономичного характера, так и экологического.