Популярно о глобальном потеплении. Часть 2. Парниковый эффект и его составляющие

 Популярно о глобальном потеплении. Часть 2. Парниковый эффект и его составляющие

В прошлой публикации (Часть1. Научные прогнозы) упоминался релиз ВМО, объявивший 2016 год самым жарким за всю историю погодных наблюдений. Слагаемыми рекорда (причинами) названы очень тёплое второе полугодие в Арктике, экваториальное течение Эль-Ниньо и, конечно, парниковый эффект. Моё старшее поколение о парниковом эффекте и глобальном потеплении узнало лишь в зрелом возрасте. Нынешнее поколение уже взрослых людей родилось и выросло при нём.Глобальный переход на новый температурный уровень начался резко и резво. В средних широтах это сказалось прежде всего на зимней погоде. Сейчас только ленивый не насмехается над коммунальщиками, которые не успевают убирать снег. Дескать, зима снова пришла внезапно. А ведь это правда! Коммунальщики такие же люди, как и все, и тоже привыкли к бесснежным зимам: «Ну, выпал снег – и что? Полежит день-другой, сам растает»… А вот когда не тает – тогда и начинаются насмешки. Но с каждым годом поводов для насмешек случается всё реже. Скандалы, правда, громче – народ-то тоже привык ездить по бесснежному асфальту. К тому же снег на асфальте замещает теперь гололёд. Некомфорт!

Часть 2. Парниковый эффект и его составляющие

Каждый, кто имеет опыт ночёвок в палатке, с этим эффектом сталкивался и умеет его объяснить «на пальцах». Если ночь звёздная, к утру придётся кутаться в спальник. А если небо с вечера затянула сплошная облачность, то даже зимой не замёрзнешь: облака не дают остыть нагретой за день земной поверхности.

Но это, так сказать, местный парниковый эффект. О глобальном его проявлении учёные впервые заговорили лет 50 назад – в узких научных кругах. А уже в восьмидесятых тема была на слуху у каждого. Тревогу забили в 1979-м, когда полярники отметили, что арктические льды за всю долгую зиму так и не вернулись в свои границы.

В ту новогоднюю ночь 1979/80 года я проиграл на спор бутылку шампанского. С детства будучи наблюдательным мальчиком, я заметил, что в Днепропетровске 31 декабря ровно в 21:30 начинает падать лёгкий пушистый снежок – именно такой, как в мультиках рисуют. Друзья по биофаковскому студенческому общежитию этот «талант ясновидящего» поставили на коммерческие рельсы и за несколько часов до новогоднего сабантуя вели меня к радиофизикам: «Спорим, он угадает, что в полдесятого пойдёт снег?» Радиофизики были богатенькие (им Минобороны вторую стипендию платило – готовили спецов на подземные заводы Южмаша), что им та бутылка шампанского… В общем, несколько лет подряд я на Новый год зарабатывал для своей общаги халявное шампанское. А на пятом курсе, 31 декабря 1979-го случился облом: вместо снега пошёл дождь. Так что к глобальному потеплению у меня свой счёт.

Хотя парниковый эффект науке известен давно (по крайней мере, 120 лет уж как Сванте Аррениус связал его с водяными парами и углекислым газом в атмосфере), в климатическом прогнозировании он стал учитываться только с 1980 года. Проблема была поднята на уровне Организации Объединённых Наций.

Сейчас спроси любого главную причину парникового эффекта – уверенно ответит: СО2. Не зря же и светлой памяти Киотский протокол, и нынешние Парижские соглашения так строго ограничивают его выпуск в атмосферу индустриально развитыми странами.

На самом деле СО2 в ряду причин занимает второе место, очень сильно – в разы – отставая от первого: атмосферных водяных паров. Водяной пар Н вносит львиную долю в глобальный тепличный эффект по причине его абсолютного численного превосходства в составе других парниковых газов. Однако, как же без него, без облаков то есть?

Концентрация водяного пара не менялась тысячелетиями, и нет причин его обвинять в нынешнем потеплении. Зато другие парниковые газы наращивают своё присутствие на глазах. Хотя их количество в воздухе пока мизерно по сравнению с паром, «парниковая сила» каждого из них гораздо мощнее. Это они раздувают парниковый эффект, вызывая таяние льдов и усиливая испарение. Самим своим присутствием в атмосфере они не только «лично» ускоряют глобальное потепление, но заодно увеличивают и содержание водяного пара. Сейчас они производятся человеком в гигантских масштабах, и суммарный процент их в составе воздушного коктейля увеличивается с каждым годом.

Какие это газы? В первую очередь, конечно, пресловутый диоксид углерода СО2. Он занимает второе место после пара по объёму, но с гораздо большей удельной мощью. На него сразу обратили внимание, и вклад углекислого газа в глобальное потепление изучен лучше всех: на его «совести» 64%. Но останавливаться на нём не будем – он и так у всех на слуху. Лишь несколько цифр.

До промышленной революции содержание СО2 в атмосфере составляла 0,027%. Сегодня = 0,4%. Прирост за 250 лет = 48%. Все эти дополнительные проценты – антропогенного происхождения. Человек возвращает планету в каменноугольный период:

 Популярно о глобальном потеплении. Часть 2. Парниковый эффект и его составляющие
Эмиссия углерода при сжигании ископаемых углеводородов.
Без учёта вырубки лесов, сжигания торфа, соломы и прочей органики.
Фото из Википедии

И ещё в защиту СО2. Этот газ лежит в основе фотосинтеза, из него – атмосферного углерода – состоят все белки и углеводы. Так что без него никак. В природе есть компенсаторные механизмы, регулирующие его концентрацию. В первую очередь – вышеназванный фотосинтез. Но это уже – дебри квантовой биофизики и молекулярной биологии.

Второе место за метаном СН4. На нём «висит» 20% глобального потепления, а быстрых природных компенсаторных механизмов нет.

СН4 ещё называют болотным газом: булькающая метаном трясина – любимые кадры киношников в сказках о нечистой силе.

Но куда круче болот как поставщик метана в атмосферу заполярная тундра. С таянием вечной мерзлоты, где ледниковый период схоронил его в виде твёрдых гидратов, происходит залповый выброс вновь ставшего газообразным метана из размороженных почво-грунтов. Оттаявшая, но не успевшая зарасти мхами и травой почва больше поглощает солнечного тепла (ведь уменьшается альбедо – отражающая способность поверхности). Начинаются оползни и провалы. И далее по кругу – и по нарастающей.

Это самоускоряющееся разрастание проплешин в тундре известно давно – гораздо раньше, чем поняли парниковую суть метана. Виноваты были геологи, вездеходами сдиравшие растительный покров, что вызывало таяние целых гектаров (кроме того, разливы нефти, мазута, сажа вокруг буровых тоже уменьшали альбедо). И лишь холодные зимы тормозили лавинообразный переход вечной мерзлоты в поверхностные озерки и болота. Но зимы стали теплее. Нынче тундра куда болотистее, чем была 50-60 лет назад.

Сейчас, на фоне парникового эффекта вклад заполярных геологов в размерзание тундры выглядит до смешного мизерным. Но началось-то с него.

По оценкам, только в Сибири запасы гидратного метана составляют 1,4 триллиона тонн. А во всём мире его объём = 21х1015 м3 (21 тысяча триллионов кубов). При этом количество СН4 в Антарктиде оценено «на глазок», но все учёные сходятся во мнении, что его там много больше чем в Арктике. А Антарктида тоже начинает таять.

Ещё метангидраты аккумулированы на дне холодных морей. У берегов Норвегии уже наблюдают их утечку. Освободившийся газ частично растворяется в воде, частично переходит в атмосферу. Сколько – подсчитать до сих пор не могут.

 Популярно о глобальном потеплении. Часть 2. Парниковый эффект и его составляющие
Переход морских метангидратов в атмосферу
Фото http://eco-today.ru

Газ метан – ценнейший ископаемый ресурс. Но только когда включён в хозяйственный оборот. Не знаю цифр, сколько газогидрата сейчас проходит «мимо кассы», но, думаю, самотёком в атмосферу его поступает куда больше, чем закачивают в трубы газопроводов. Вместо батарей центрального отопления он нагревает воздух над тундрой и Ледовитым океаном.

Метановое одеяло чересчур тёплое, благо, что пока очень «тонкое». По силе парникообразующего эффекта СН4 в 25 раз мощнее углекислого газа. В отличие от сгорания на кухне, в атмосфере процесс окисления метана затягивается на 8-12 лет. Но и в итоге он даёт всё те же парниковые газы – СО2 и Н2О.

Таким образом, тепличное воздействие СН4 на климат непреходяще. Поэтому климатические угрозы от метанового загрязнения оценивают в сравнении с углекислым газом стократно: 10% метана, вырвавшегося из газогидратных хранилищ вечной мерзлоты, дадут эффект, равный десятикратному увеличению концентрации СО2.

Динамика СН4 в атмосфере, как и СО2, коррелирует с численностью человечества. При каждом удвоении народонаселения ускоряются вдвое и темпы прироста метана. В наши дни его концентрация равна 0,00018% (1,8 частей на миллион), что составляет 4,6–5 млрд тонн. Для сравнения, до XVIII века метана в атмосфере было меньше 2 млрд тонн. А потом начался демографический взрыв.

 Популярно о глобальном потеплении. Часть 2. Парниковый эффект и его составляющие Описанные выше источники атмосферного метана учёные называют природными (хотя пример с тундрой показывает, что учёные малость привирают). К антропогенным же относят шахты (шахтный газ – тот же метан, и при выработке 1 тонны угля его выделяется 13 м3), утечки при газонефтедобыче, городское коммунальное хозяйство и – особенно – сельскохозяйственное производство.

Причём, как отмечается в научной литературе, мощность антропогенных источников в настоящее время существенно превышает мощность естественных.

Вклад сельского хозяйства в пополнение метанового одеяла выяснился совсем недавно. Например, корова-рекордистка даёт за сутки 50-60 литров молока. И при этом же производит 300-400 литров чистого метана. А это 2 ведра кипячёной воды на газовой плите. Говорят, есть коровы, которые и по кубометру голубого топлива выдают. Научиться бы его собирать – не то, что на кухню, даже на отопление хватило бы. А пока 60 ежегодных миллионов тонн коровьего «биотоплива» просто портит воздух и усугубляет парниковый эффект.

 Популярно о глобальном потеплении. Часть 2. Парниковый эффект и его составляющие
Аргентина. Д-р Гильермо Берра из Института аграрных технологий пристраивает баллон для сбора коровьего метана.
Фото Juan Bustamante/Reuters, 2008

Для справки: только Россия за год «производит» коровьего метана 1,65 млн тонн, что по тепличному эффекту соответствует 35 млн тонн CO2 и составляет 1,5% всей эмиссии парниковых газов в стране. А в Аргентине – крупнейшем держателе коровьего стада Латинской Америки – 56 миллионов коров дают свыше 30% эмиссии. А всё общемировое стадо бурёнок = 1,3 миллиарда голов.

Но не только коровники мощные продуценты СН4. Главный сельхозпроизводитель этого парникового газа – рис. Точнее, рисовые чеки, которые выдают метан на гора по принципу северных болот. Но рисовые чеки – болота южные, и химические реакции здесь куда интенсивнее (вспомните школьную химию, правило Вант-Гоффа).

При ограниченном доступе кислорода метан – конечный продукт разложения органики; его выделяют анаэробные микробы в процессе гнилостного брожения. Почему его и называют болотным газом. А кроме этого, он ещё и городской «канализационный» газ, ведь хозфекальные стоки так же бедны кислородом, как и болота.

Серьёзный источник СН4 – полигоны ТБО = городские свалки, где складируются и утрамбовываются наши ежедневные кухонные объедки и отбросы. В России (не Москве!) в пересчёте на одного человека в сутки вывозится на свалку 0,6 кг отходов. Около 10% превращается там в метан. Так что практикуйте раздельный сбор мусора – внесёте свой вклад в торможение глобального потепления.

Третье место занимает тропосферный озон О3, его участие в парниковом эффекте от 3 до 7 процентов. Озон у всех на слуху (озонатор, озонирование, озоновый экран), но роль его в жизни человека неоднозначна. С одной стороны – лучший дезинфектор воды и воздуха, с другой – сильнейший оксидант и яд. В верхних слоях атмосферы – озоновый экран, а в нижних – мощный парниковый газ. И в то же время он важен для реакций окисления других парниковых газов!

Из-за неоднозначности и короткого срока жизни (месяцы, а не годы) тропосферный озон не является объектом международных климатических соглашений. Хотя в XX веке отмечен заметный рост его количества и прогнозируется большее долеучастие в парниковом эффекте.

Зато закиси азота N2O объявлена всемирная война. Вклад N2O в глобальное потепление такой же, как у озона (около 6%), но он сам является источником О3 в нижних слоях атмосферы. При этом в верхних слоях он этот же озон разрушает, истончая наш и без того дырявый озоновый экран.

Содержание закиси азота в воздухе всего 0,000032%, но её «парниковая сила» в 165 раз мощнее СО2. Главные антропогенные источники – химическая промышленность и сельское хозяйство (удобрения и животноводство). Причём, в противоположность метану, опасность исходит больше из тропических регионов.

Есть ещё 25 парниковых газов. Концентрации их пока мизерные. Но, например, у фреонов утепляющий эффект в 11.000 (11 тысяч!) раз сильнее принятого за стандарт диоксида углерода.

Продолжение следует

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *