ატმოსფეროში აირების სტრუქტურა და ბალანსი. ატმოსფეროს შემადგენლობა დედამიწის ატმოსფეროს შემადგენლობა

მართლა არაფერია რაც არეგულირებს ატმოსფეროში სათბურის აირების რაოდენობას? რა თქმა უნდა შეიძლება. ჟანგბადი ამ საქმეს შესანიშნავად ასრულებს. მაგრამ პრობლემა ის არის, რომ პლანეტის მოსახლეობა განუწყვეტლივ იზრდება, რაც იმას ნიშნავს, რომ უფრო და უფრო მეტი ჟანგბადი მოიხმარება. ჩვენი ერთადერთი ხსნა მცენარეულობაა, განსაკუთრებით ტყეები. ისინი შთანთქავენ ზედმეტ ნახშირორჟანგს და გამოყოფენ ბევრად მეტ ჟანგბადს, ვიდრე ადამიანი მოიხმარს.

სათბურის ეფექტი და დედამიწის კლიმატი

როდესაც ვსაუბრობთ სათბურის ეფექტის შედეგებზე, გვესმის მისი გავლენა დედამიწის კლიმატზე. პირველ რიგში, ეს არის გლობალური დათბობა. ბევრი ადამიანი აიგივებს "სათბურის ეფექტის" და "გლობალური დათბობის" ცნებებს, მაგრამ ისინი არ არიან თანაბარი, არამედ ურთიერთდაკავშირებული: პირველი არის მეორის მიზეზი.

გლობალური დათბობა პირდაპირ კავშირშია ოკეანეებთან.აქ მოცემულია ორი მიზეზ-შედეგობრივი კავშირის მაგალითი.

1. პლანეტის საშუალო ტემპერატურა იზრდება, სითხე იწყებს აორთქლებას. ეს ასევე ეხება მსოფლიო ოკეანეს: ზოგიერთ მეცნიერს ეშინია, რომ რამდენიმე ასეულ წელიწადში ის დაიწყებს "გაშრობას".
2. ამასთან, მაღალი ტემპერატურის გამო, უახლოეს მომავალში მყინვარები და ზღვის ყინული აქტიურად დაიწყებენ დნობას. ეს გამოიწვევს ზღვის დონის გარდაუვალ აწევას.

ჩვენ უკვე ვაკვირდებით რეგულარულ წყალდიდობებს სანაპირო რაიონებში, მაგრამ თუ მსოფლიო ოკეანის დონე მნიშვნელოვნად მოიმატებს, ყველა მიმდებარე ხმელეთი დაიტბორება და მოსავალი დაიღუპება.

გავლენა ადამიანების ცხოვრებაზე

ნუ დაგავიწყდებათ, რომ დედამიწის საშუალო ტემპერატურის ზრდა გავლენას მოახდენს ჩვენს ცხოვრებაზე. შედეგები შეიძლება იყოს ძალიან სერიოზული. ჩვენი პლანეტის მრავალი ტერიტორია, უკვე გვალვისკენ მიდრეკილი, გახდება აბსოლუტურად არასიცოცხლისუნარიანი, ადამიანები დაიწყებენ მასობრივ მიგრაციას სხვა რეგიონებში. ეს აუცილებლად გამოიწვევს სოციალურ-ეკონომიკურ პრობლემებს და მესამე და მეოთხე მსოფლიო ომების დაწყებას. საკვების უკმარისობა, მოსავლის განადგურება - ეს არის ის, რაც გველოდება მომავალ საუკუნეში.

მაგრამ უნდა ელოდო? ან კიდევ შესაძლებელია რამის შეცვლა? შეუძლია თუ არა კაცობრიობას შეამციროს სათბურის ეფექტის ზიანი?

მოქმედებები, რომლებსაც შეუძლიათ დედამიწის გადარჩენა

დღეს ცნობილია ყველა ის მავნე ფაქტორი, რომელიც იწვევს სათბურის აირების დაგროვებას და ვიცით, რა უნდა გაკეთდეს მის შესაჩერებლად. არ იფიქროთ, რომ ერთი ადამიანი არაფერს შეცვლის. რა თქმა უნდა, მხოლოდ მთელ კაცობრიობას შეუძლია მიაღწიოს ეფექტს, მაგრამ ვინ იცის - იქნებ ამ წუთში მსგავს სტატიას კიდევ ასი ადამიანი კითხულობს?

ტყის კონსერვაცია

ტყეების გაჩეხვის შეჩერება. მცენარეები ჩვენი ხსნაა! გარდა ამისა, საჭიროა არა მხოლოდ არსებული ტყეების შენარჩუნება, არამედ ახლის გაშენებაც.

ყველამ უნდა გაიგოს ეს პრობლემა.

ფოტოსინთეზი იმდენად ძლიერია, რომ მას შეუძლია მოგვაწოდოს უზარმაზარი რაოდენობით ჟანგბადი. ეს საკმარისი იქნება ადამიანების ნორმალური ცხოვრებისთვის და ატმოსფეროდან მავნე აირების აღმოსაფხვრელად.

ელექტრო მანქანების გამოყენება

უარი საწვავზე მომუშავე მანქანების გამოყენებაზე. ყოველი მანქანა ყოველწლიურად გამოყოფს უზარმაზარ რაოდენობას სათბურის გაზებს, რატომ არ უნდა გააკეთოთ უფრო ჯანსაღი არჩევანი გარემოსთვის? მეცნიერები უკვე გვთავაზობენ ელექტრომობილებს – ეკოლოგიურად სუფთა მანქანებს, რომლებიც არ მოიხმარენ საწვავს. "საწვავის" მანქანის მინუსი არის კიდევ ერთი ნაბიჯი სათბურის გაზების აღმოფხვრისკენ. მთელ მსოფლიოში ისინი ცდილობენ დააჩქარონ ეს გადასვლა, მაგრამ ჯერჯერობით ასეთი მანქანების თანამედროვე განვითარება შორს არის სრულყოფილი. იაპონიაშიც კი, სადაც ასეთ მანქანებს ყველაზე მეტად იყენებენ, მზად არ არიან მთლიანად გადაერთონ მათ გამოყენებაზე.

ნახშირწყალბადის საწვავის ალტერნატივა

ალტერნატიული ენერგიის გამოგონება. კაცობრიობა არ დგას, მაშ, რატომ ვართ ჩარჩენილი ნახშირის, ნავთობისა და გაზის გამოყენებით? ამ ბუნებრივი კომპონენტების დაწვა იწვევს ატმოსფეროში სათბურის აირების დაგროვებას, ამიტომ დროა გადავიდეთ ეკოლოგიურად სუფთა ენერგიაზე.

ჩვენ არ შეგვიძლია მთლიანად მივატოვოთ ყველაფერი, რაც მავნე გაზებს გამოყოფს. მაგრამ ჩვენ შეგვიძლია დავეხმაროთ ატმოსფეროში ჟანგბადის გაზრდას. არა მარტო ნამდვილმა კაცმა უნდა დარგოს ხე - ეს ყველა ადამიანმა უნდა გააკეთოს!

ატმოსფერო (ბერძნული ატმოსფეროდან - ორთქლი და სფერო - ბურთი) არის დედამიწის აირის (ჰაერი) გარსი, რომელიც ბრუნავს მასთან ერთად. დედამიწაზე სიცოცხლე შესაძლებელია მანამ, სანამ ატმოსფერო არსებობს. ყველა ცოცხალი ორგანიზმი იყენებს ატმოსფერულ ჰაერს სუნთქვისთვის.

ატმოსფერული ჰაერი არის აირების ნარევი, რომლებიც ქმნიან დედამიწის ატმოსფეროს. ჰაერი უსუნოა, გამჭვირვალე, მისი სიმკვრივეა 1,2928 გ/ლ, წყალში ხსნადობა 29,18 სმ~/ლ, ხოლო თხევად მდგომარეობაში იძენს მოლურჯო ფერს. ადამიანის სიცოცხლე შეუძლებელია ჰაერის, წყლისა და საკვების გარეშე, მაგრამ თუ ადამიანს შეუძლია საკვების გარეშე იცხოვროს რამდენიმე კვირა, წყლის გარეშე - რამდენიმე დღე, მაშინ დახრჩობისგან სიკვდილი ხდება 4-5 წუთის შემდეგ.

ატმოსფეროს ძირითადი კომპონენტებია: აზოტი, ჟანგბადი, არგონი და ნახშირორჟანგი. არგონის გარდა, სხვა ინერტული აირები შეიცავს დაბალ კონცენტრაციებს. ატმოსფერული ჰაერი ყოველთვის შეიცავს წყლის ორთქლს (დაახლოებით 3 - 4%) და მყარ ნაწილაკებს - მტვერს.

დედამიწის ატმოსფერო დაყოფილია ქვედა (100 კმ-მდე) ჰომოსფეროში ზედაპირული ჰაერის ერთგვაროვანი შემადგენლობით და ზედა ჰეტოსფერო ჰეტეროგენული ქიმიური შემადგენლობით. ატმოსფეროს ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი თვისებაა ჟანგბადის არსებობა. დედამიწის პირველადი ატმოსფეროში ჟანგბადი არ იყო. მისი გამოჩენა და დაგროვება დაკავშირებულია მწვანე მცენარეების გავრცელებასთან და ფოტოსინთეზის პროცესთან. ნივთიერებების ჟანგბადთან ქიმიური ურთიერთქმედების შედეგად ცოცხალი ორგანიზმები იღებენ სიცოცხლისთვის აუცილებელ ენერგიას.

ატმოსფეროს მეშვეობით ხდება ნივთიერებების გაცვლა დედამიწასა და კოსმოსს შორის, ხოლო დედამიწა იღებს კოსმოსურ მტვერს და მეტეორიტებს და კარგავს ყველაზე მსუბუქ აირებს - წყალბადს და ჰელიუმს. ატმოსფერო გაჟღენთილია მზის ძლიერი გამოსხივებით, რომელიც განსაზღვრავს პლანეტის ზედაპირის თერმულ რეჟიმს, იწვევს ატმოსფერული აირების მოლეკულების დისოციაციას და ატომების იონიზაციას. ვრცელი, თხელი ზედა ატმოსფერო ძირითადად იონებისგან შედგება.

ატმოსფეროს ფიზიკური თვისებები და მდგომარეობა დროთა განმავლობაში იცვლება: დღის განმავლობაში, სეზონები, წლები - და სივრცეში, ზღვის დონიდან სიმაღლეზე, გრძედისა და ოკეანედან დაშორების მიხედვით.

ატმოსფეროს სტრუქტურა

ატმოსფერო, რომლის საერთო მასა 5,15 10" ტონაა, დედამიწის ზედაპირიდან ზევით ვრცელდება დაახლოებით 3 ათას კმ-მდე. ატმოსფეროს ქიმიური შემადგენლობა და ფიზიკური თვისებები იცვლება სიმაღლეზე, ამიტომ იყოფა ტროპოსფერო, სტრატოსფერო, მეზოსფერო, იონოსფერო (თერმოსფერო) და ეგზოსფერო.

ატმოსფეროში ჰაერის ძირითადი ნაწილი (80%-მდე) მდებარეობს ქვედა, მიწის ფენაში - ტროპოსფეროში. ტროპოსფეროს სისქე საშუალოდ 11-12 კმ-ია: პოლუსებიდან 8-10 კმ, ეკვატორიდან 16-18 კმ. ტროპოსფეროში დედამიწის ზედაპირიდან მოშორებისას ტემპერატურა მცირდება 6"C-ით 1კმ-ზე (სურ. 8). 18 - 20 კმ სიმაღლეზე ტემპერატურის გლუვი კლება ჩერდება, ის თითქმის მუდმივი რჩება: - 60. ... - 70 "ჩ. ატმოსფეროს ამ ნაწილს ტროპოპაუზა ეწოდება. შემდეგი ფენა - სტრატოსფერო - იკავებს დედამიწის ზედაპირიდან 20 - 50 კმ სიმაღლეს. მასში კონცენტრირებულია ჰაერის დანარჩენი (20%). აქ ტემპერატურა დედამიწის ზედაპირიდან დაშორებით მატულობს 1-2"C-ით 1კმ-ზე და სტრატოპაუზაში 50-55კმ სიმაღლეზე აღწევს 0"C-ს. შემდგომ 55-80 კმ სიმაღლეზე მდებარეობს მეზოსფერო. დედამიწიდან დაშორებისას ტემპერატურა 1კმ-ზე ეცემა 2 - 3 "C-ით, ხოლო 80 კმ სიმაღლეზე, მეზოპაუზაში აღწევს - 75... - 90"C. თერმოსფერო და ეგზოსფერო, რომლებიც იკავებს სიმაღლეებს, შესაბამისად, 80 - 1000 და 1000 - 2000 კმ, ატმოსფეროს ყველაზე იშვიათი ნაწილებია. აქ მხოლოდ ცალკეული მოლეკულები, ატომები და აირის იონები გვხვდება, რომელთა სიმკვრივე მილიონჯერ ნაკლებია დედამიწის ზედაპირზე. აირების კვალი აღმოაჩინეს 10 - 20 ათასი კმ სიმაღლემდე.

ჰაერის ჭურვის სისქე შედარებით მცირეა კოსმიურ დისტანციებთან შედარებით: ეს არის დედამიწის რადიუსის მეოთხედი და დედამიწიდან მზემდე მანძილის ათი ათასი. ატმოსფეროს სიმკვრივე ზღვის დონეზე არის 0,001 გ/სმ~, ე.ი. ათასჯერ ნაკლები წყლის სიმკვრივეზე.

ატმოსფეროს, დედამიწის ზედაპირსა და დედამიწის სხვა სფეროებს შორის ხდება სითბოს, ტენის და აირების მუდმივი გაცვლა, რაც ატმოსფეროში ჰაერის მასების მიმოქცევასთან ერთად გავლენას ახდენს კლიმატის ფორმირების ძირითად პროცესებზე. ატმოსფერო იცავს ცოცხალ ორგანიზმებს კოსმოსური გამოსხივების ძლიერი ნაკადისგან. ყოველ წამს კოსმოსური სხივების ნაკადი ეცემა ატმოსფეროს ზედა ფენებს: გამა, რენტგენი, ულტრაიისფერი, ხილული, ინფრაწითელი. თუ ისინი დედამიწის ზედაპირს მიაღწევდნენ, რამდენიმე წამში გაანადგურებდნენ მთელ სიცოცხლეს.

ოზონის ეკრანს აქვს ყველაზე მნიშვნელოვანი დამცავი მნიშვნელობა. იგი მდებარეობს სტრატოსფეროში, დედამიწის ზედაპირიდან 20-დან 50 კმ-მდე სიმაღლეზე. ატმოსფეროში ოზონის მთლიანი რაოდენობა შეფასებულია 3,3 მილიარდ ტონაზე. ამ ფენის სისქე შედარებით მცირეა: საერთო ჯამში ის 2 მმ-ია ეკვატორზე და 4 მმ პოლუსებზე ნორმალურ პირობებში. ოზონის მაქსიმალური კონცენტრაცია - 8 ნაწილი ჰაერის მილიონ ნაწილზე - მდებარეობს 20 - 25 კმ სიმაღლეზე.

ოზონის ეკრანის მთავარი მნიშვნელობა ის არის, რომ ის იცავს ცოცხალ ორგანიზმებს მძიმე ულტრაიისფერი გამოსხივებისგან. მისი ენერგიის ნაწილი იხარჯება რეაქციაზე: SO2 ↔ SO3. ოზონის ეკრანი შთანთქავს ულტრაიისფერ სხივებს, რომელთა ტალღის სიგრძე დაახლოებით 290 ნმ ან ნაკლებია, ამიტომ ულტრაიისფერი სხივები, რომლებიც სასარგებლოა უმაღლესი ცხოველებისა და ადამიანებისთვის და მავნე მიკროორგანიზმებისთვის, აღწევს დედამიწის ზედაპირს. ოზონის ფენის განადგურება, რომელიც შენიშნა 1980-იანი წლების დასაწყისში, აიხსნება ფრეონების გამოყენებით სამაცივრე ბლოკებში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში გამოყენებული აეროზოლების ატმოსფეროში გამოყოფით. ფრეონის ემისიამ მსოფლიოში მაშინ მიაღწია 1,4 მილიონ ტონას წელიწადში, ხოლო ცალკეული ქვეყნების წვლილი ჰაერის ფრეონებით დაბინძურებაში იყო: 35% - აშშ, თითო 10% - იაპონია და რუსეთი, 40% - EEC ქვეყნები, 5% - სხვა ქვეყნები. კოორდინირებულმა ზომებმა შესაძლებელი გახადა ატმოსფეროში ფრეონების გამოყოფის შემცირება. ზებგერითი თვითმფრინავების და კოსმოსური ხომალდების ფრენები დამანგრეველ გავლენას ახდენს ოზონის შრეზე.

ატმოსფერო იცავს დედამიწას მრავალი მეტეორიტისგან. ყოველ წამში ატმოსფეროში შემოდის 200 მილიონამდე მეტეორიტი, რომლებიც შეუიარაღებელი თვალით ჩანს, მაგრამ ისინი იწვებიან ატმოსფეროში. კოსმოსური მტვრის მცირე ნაწილაკები ანელებს მათ მოძრაობას ატმოსფეროში. დაახლოებით 10" პატარა მეტეორიტები ეცემა დედამიწაზე ყოველდღე. ეს იწვევს დედამიწის მასის ზრდას წელიწადში 1000 ტონით. ატმოსფერო არის სითბოს საიზოლაციო ფილტრი. ატმოსფეროს გარეშე დედამიწაზე ტემპერატურის სხვაობა დღეში მიაღწევდა. 200"C (100"C-დან დღის მეორე ნახევარში - 100"C-მდე ღამით).

ტროპოსფეროში ატმოსფერული ჰაერის შედარებით მუდმივ შემადგენლობას უდიდესი მნიშვნელობა აქვს ყველა ცოცხალი ორგანიზმისთვის. ატმოსფეროში აირების ბალანსი შენარჩუნებულია ცოცხალი ორგანიზმების მიერ მათი გამოყენების მუდმივად მიმდინარე პროცესებისა და ატმოსფეროში აირების გამოყოფის გამო. აზოტი გამოიყოფა ძლიერი გეოლოგიური პროცესების (ვულკანური ამოფრქვევები, მიწისძვრები) და ორგანული ნაერთების დაშლის დროს. აზოტი ამოღებულია ჰაერიდან კვანძოვანი ბაქტერიების აქტივობის გამო.

თუმცა, ბოლო წლებში შეიმჩნევა ატმოსფეროში აზოტის ბალანსის ცვლილება ადამიანის ეკონომიკური საქმიანობის გამო. საგრძნობლად გაიზარდა აზოტის ფიქსაცია აზოტოვანი სასუქების წარმოებისას. ვარაუდობენ, რომ სამრეწველო აზოტის ფიქსაციის მოცულობა მნიშვნელოვნად გაიზრდება უახლოეს მომავალში და გადააჭარბებს მის გაშვებას ატმოსფეროში. აზოტის სასუქების წარმოება 6 წელიწადში ერთხელ გაორმაგდება. ეს აკმაყოფილებს აზოტოვანი სასუქების მზარდ სასოფლო-სამეურნეო საჭიროებებს. თუმცა, ატმოსფერული ჰაერიდან აზოტის ამოღების კომპენსაციის საკითხი გადაუჭრელი რჩება. თუმცა, ატმოსფეროში აზოტის უზარმაზარი რაოდენობის გამო, ეს პრობლემა ისეთი სერიოზული არ არის, როგორც ჟანგბადისა და ნახშირორჟანგის ბალანსი.

დაახლოებით 3,5 - 4 მილიარდი წლის წინ, ატმოსფეროში ჟანგბადის შემცველობა 1000-ჯერ ნაკლები იყო, ვიდრე ახლა, რადგან არ არსებობდა ჟანგბადის მთავარი მწარმოებლები - მწვანე მცენარეები. ჟანგბადისა და ნახშირორჟანგის მიმდინარე თანაფარდობა შენარჩუნებულია ცოცხალი ორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობით. ფოტოსინთეზის შედეგად მწვანე მცენარეები მოიხმარენ ნახშირორჟანგს და გამოყოფენ ჟანგბადს. მას იყენებენ ყველა ცოცხალი ორგანიზმის სუნთქვისთვის. CO3-ისა და O2-ის მოხმარებისა და ატმოსფეროში მათი გამოყოფის ბუნებრივი პროცესები კარგად დაბალანსებულია.

მრეწველობისა და ტრანსპორტის განვითარებასთან ერთად, ჟანგბადი გამოიყენება წვის პროცესებში მზარდი რაოდენობით. მაგალითად, ერთი ტრანსატლანტიკური ფრენის დროს რეაქტიული თვითმფრინავი წვავს 35 ტონა ჟანგბადს. სამგზავრო მანქანა მოიხმარს ერთი ადამიანის ჟანგბადის მოთხოვნილებას 1,5 ათას კილომეტრზე (საშუალოდ, ადამიანი მოიხმარს 500 ლიტრ ჟანგბადს დღეში, ფილტვებში 12 ტონა ჰაერის გავლისას). ექსპერტების აზრით, სხვადასხვა ტიპის საწვავის წვისთვის ახლა საჭიროა მწვანე მცენარეების მიერ წარმოებული ჟანგბადის 10-დან 25%-მდე. ატმოსფეროში ჟანგბადის მიწოდება მცირდება ტყეების, სავანების, სტეპების ტერიტორიების შემცირებისა და უდაბნო ტერიტორიების გაზრდის, ქალაქების ზრდისა და სატრანსპორტო მაგისტრალების გამო. წყლის მცენარეებს შორის ჟანგბადის მწარმოებელთა რაოდენობა მცირდება მდინარეების, ტბების, ზღვების და ოკეანეების დაბინძურების გამო. ითვლება, რომ მომდევნო 150 - 180 წლის განმავლობაში ატმოსფეროში ჟანგბადის რაოდენობა მისი ამჟამინდელ შემცველობასთან შედარებით მესამედით შემცირდება.

ჟანგბადის რეზერვების გამოყენება იზრდება ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის გამოყოფის ექვივალენტურ ზრდასთან ერთად. გაეროს მონაცემებით, ბოლო 100 წლის განმავლობაში CO~-ის რაოდენობა დედამიწის ატმოსფეროში 10-15%-ით გაიზარდა. თუ დაგეგმილი ტენდენცია გაგრძელდება, მაშინ მესამე ათასწლეულში CO~-ის რაოდენობა ატმოსფეროში შეიძლება გაიზარდოს 25%-ით, ე.ი. მშრალი ატმოსფერული ჰაერის მოცულობის 0,0324-დან 0,04%-მდე. ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის უმნიშვნელო მატება დადებითად მოქმედებს სასოფლო-სამეურნეო მცენარეების პროდუქტიულობაზე. ამრიგად, როდესაც სათბურებში ჰაერი ნახშირორჟანგით არის გაჯერებული, ბოსტნეულის მოსავლიანობა იზრდება ფოტოსინთეზის პროცესის გააქტიურების გამო. თუმცა, ატმოსფეროში COz-ის მატებასთან ერთად წარმოიქმნება რთული გლობალური პრობლემები, რომლებიც ქვემოთ იქნება განხილული.

ატმოსფერო ერთ-ერთი მთავარი მეტეოროლოგიური და კლიმატის ფორმირების ფაქტორია. კლიმატის ფორმირების სისტემა მოიცავს ატმოსფეროს, ოკეანეს, მიწის ზედაპირს, კრიოსფეროს და ბიოსფეროს. ამ კომპონენტების მობილურობა და ინერციული მახასიათებლები განსხვავებულია. ამრიგად, ატმოსფეროსა და მიწის ზედაპირზე რეაგირების დრო რამდენიმე კვირა ან თვეა. ატმოსფერო დაკავშირებულია ტენიანობის და სითბოს გადაცემის ცირკულაციის პროცესებთან და ციკლონურ აქტივობასთან.

ჩვენი პლანეტის ატმოსფეროში სათბურის ეფექტი გამოწვეულია იმით, რომ ენერგიის ნაკადი სპექტრის ინფრაწითელ დიაპაზონში, რომელიც ამოდის დედამიწის ზედაპირიდან, შეიწოვება ატმოსფერული აირების მოლეკულებით და ასხივებს უკან სხვადასხვა მიმართულებით. შედეგად, სათბურის აირების მოლეკულების მიერ შთანთქმული ენერგიის ნახევარი ბრუნდება დედამიწის ზედაპირზე, რაც იწვევს მის დათბობას. უნდა აღინიშნოს, რომ სათბურის ეფექტი ბუნებრივი ატმოსფერული მოვლენაა (ნახ. 5). დედამიწაზე საერთოდ რომ არ ყოფილიყო სათბურის ეფექტი, მაშინ ჩვენს პლანეტაზე საშუალო ტემპერატურა იქნებოდა დაახლოებით -21°C, მაგრამ სათბურის გაზების წყალობით ის +14°C-ია. ამიტომ, წმინდა თეორიულად, ადამიანის საქმიანობა, რომელიც დაკავშირებულია სათბურის გაზების დედამიწის ატმოსფეროში გამოყოფასთან, უნდა გამოიწვიოს პლანეტის შემდგომი გათბობა. ძირითადი სათბურის აირები, დედამიწის სითბოს ბალანსზე მათი სავარაუდო ზემოქმედების მიხედვით, არის წყლის ორთქლი (36-70%), ნახშირორჟანგი (9-26%), მეთანი (4-9%), ჰალოკარბონები, აზოტის ოქსიდი.

ბრინჯი.

ქვანახშირზე მომუშავე ელექტროსადგურები, ქარხნების ბუხრები, მანქანების გამონაბოლქვი და სხვა ადამიანის მიერ წარმოქმნილი დაბინძურების წყაროები ერთად ყოველწლიურად გამოყოფენ დაახლოებით 22 მილიარდ ტონა ნახშირორჟანგს და სხვა სათბურის გაზებს ატმოსფეროში. მეცხოველეობა, სასუქების გამოყენება, ქვანახშირის წვა და სხვა წყაროები წელიწადში დაახლოებით 250 მილიონი ტონა მეთანს აწარმოებს. კაცობრიობის მიერ გამოყოფილი სათბურის გაზების დაახლოებით ნახევარი რჩება ატმოსფეროში. ბოლო 20 წლის განმავლობაში ანთროპოგენური სათბურის გაზების ემისიების დაახლოებით სამი მეოთხედი გამოწვეულია ნავთობის, ბუნებრივი აირის და ნახშირის გამოყენებით (სურათი 6). დანარჩენის უმეტესი ნაწილი გამოწვეულია ლანდშაფტის ცვლილებით, პირველ რიგში ტყეების გაჩეხვით.

ბრინჯი.

წყლის ორთქლი- დღეს ყველაზე მნიშვნელოვანი სათბურის გაზი. თუმცა, წყლის ორთქლი ასევე მონაწილეობს ბევრ სხვა პროცესში, რაც მის როლს სხვადასხვა პირობებში გაცილებით ორაზროვანს ხდის.

უპირველეს ყოვლისა, დედამიწის ზედაპირიდან აორთქლების და ატმოსფეროში შემდგომი კონდენსაციის დროს, ატმოსფეროში შემავალი სითბოს 40%-მდე კონვექციის გამო გადადის ატმოსფეროს ქვედა ფენებში (ტროპოსფერო). ამრიგად, როდესაც წყლის ორთქლი აორთქლდება, ის ოდნავ ამცირებს ზედაპირის ტემპერატურას. მაგრამ ატმოსფეროში კონდენსაციის შედეგად გამოთავისუფლებული სითბო მიდის მის გასათბობად და შემდგომში თავად დედამიწის ზედაპირის გასათბობად.

მაგრამ წყლის ორთქლის კონდენსაციის შემდეგ წარმოიქმნება წყლის წვეთები ან ყინულის კრისტალები, რომლებიც ინტენსიურად მონაწილეობენ მზის სინათლის გაფანტვის პროცესებში, მზის ენერგიის ნაწილს უკან კოსმოსში ასახავს. ღრუბლები, რომლებიც მხოლოდ ამ წვეთებისა და კრისტალების დაგროვებაა, ზრდის მზის ენერგიის (ალბედოს) წილს, რომელიც აისახება თავად ატმოსფეროს მიერ უკან კოსმოსში (და შემდეგ ღრუბლებიდან ნალექი შეიძლება დაეცეს თოვლის სახით, გაზრდის ზედაპირის ალბედოს. ).

თუმცა, წყლის ორთქლს, თუნდაც წვეთებად და კრისტალებად შედედებულს, ჯერ კიდევ აქვს შთანთქმის ძლიერი ზოლები სპექტრის ინფრაწითელ რეგიონში, რაც იმას ნიშნავს, რომ იგივე ღრუბლების როლი შორს არის ნათელი. ეს ორმაგობა განსაკუთრებით შესამჩნევია შემდეგ ექსტრემალურ შემთხვევებში - როცა ზაფხულის მზიან ამინდში ცა ღრუბლებით იფარება, ზედაპირის ტემპერატურა იკლებს და თუ იგივე ხდება ზამთრის ღამეს, პირიქით, იზრდება. საბოლოო შედეგზე ასევე გავლენას ახდენს ღრუბლების პოზიცია - დაბალ სიმაღლეზე სქელი ღრუბლები ირეკლავს მზის ენერგიის დიდ რაოდენობას და ბალანსი ამ შემთხვევაში შეიძლება იყოს სათბურის საწინააღმდეგო ეფექტის სასარგებლოდ, მაგრამ მაღალ სიმაღლეზე თხელი ცირუსი. ღრუბლები საკმაოდ დიდ მზის ენერგიას გადასცემენ ქვევით, მაგრამ თხელი ღრუბლებიც კი თითქმის გადაულახავი დაბრკოლებებია ინფრაწითელი გამოსხივებისთვის და აქ შეგვიძლია ვისაუბროთ სათბურის ეფექტის გაბატონებაზე.

წყლის ორთქლის კიდევ ერთი თავისებურება - ნოტიო ატმოსფერო გარკვეულწილად ხელს უწყობს სხვა სათბურის გაზის - ნახშირორჟანგის შეკავშირებას და ნალექით გადატანას დედამიწის ზედაპირზე, სადაც შემდგომი პროცესების შედეგად შეიძლება მოხმარდეს ფორმირებაში. კარბონატები და წვადი მინერალები.

ადამიანის საქმიანობას აქვს ძალიან სუსტი პირდაპირი გავლენა ატმოსფეროში წყლის ორთქლის შემცველობაზე - მხოლოდ სარწყავი მიწის ფართობის გაზრდის, ჭაობების არეალის ცვლილებისა და ენერგიის მუშაობის გამო, რაც უმნიშვნელოა. დედამიწის მთელი წყლის ზედაპირიდან აორთქლების ფონი და ვულკანური აქტივობა. ამის გამო საკმაოდ ხშირად მას მცირე ყურადღება ექცევა სათბურის ეფექტის პრობლემის განხილვისას.

თუმცა, არაპირდაპირი ეფექტი წყლის ორთქლის შემცველობაზე შეიძლება იყოს ძალიან დიდი, ატმოსფერული წყლის ორთქლის შემცველობასა და სხვა სათბურის აირებით გამოწვეულ დათბობას შორის უკუკავშირის გამო, რასაც ახლა განვიხილავთ.

ცნობილია, რომ ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება წყლის ორთქლის აორთქლებაც და ყოველ 10 °C-ზე წყლის ორთქლის შესაძლო შემცველობა ჰაერში თითქმის გაორმაგდება. მაგალითად, 0 °C ტემპერატურაზე გაჯერებული ორთქლის წნევა არის დაახლოებით 6 MB, +10 °C - 12 MB და +20 °C - 23 MB.

ჩანს, რომ წყლის ორთქლის შემცველობა ძლიერ არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე და როდესაც ის რაიმე მიზეზით მცირდება, პირველ რიგში, თავად წყლის ორთქლის სათბურის ეფექტი მცირდება (შემცირებული შემცველობის გამო) და მეორეც, ხდება წყლის ორთქლის კონდენსაცია. რაც, რა თქმა უნდა, ძლიერ აფერხებს ტემპერატურის შემცირებას კონდენსაციის სითბოს გამოყოფის გამო, მაგრამ კონდენსაციის შემდეგ, მზის ენერგიის ასახვა იზრდება, როგორც თავად ატმოსფეროში (წვეთებსა და ყინულის კრისტალებზე გაფანტვა), ასევე ზედაპირზე (თოვლობა) , რაც კიდევ უფრო ამცირებს ტემპერატურას.

ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება წყლის ორთქლის შემცველობა ატმოსფეროში, იზრდება მისი სათბურის ეფექტი, რაც აძლიერებს ტემპერატურის საწყის ზრდას. პრინციპში, მოღრუბლულობაც იზრდება (მეტი წყლის ორთქლი შემოდის შედარებით ცივ ადგილებში), მაგრამ უკიდურესად სუსტად - ი.მოხოვის მიხედვით, დაახლოებით 0,4% დათბობის ხარისხზე, რაც დიდად ვერ იმოქმედებს მზის ენერგიის ასახვის ზრდაზე.

Ნახშირორჟანგი- სათბურის ეფექტის მეორე უდიდესი წვლილი დღეს, არ იყინება ტემპერატურის ვარდნისას და აგრძელებს სათბურის ეფექტის შექმნას თუნდაც ყველაზე დაბალ ტემპერატურაზე ხმელეთის პირობებში. ალბათ, სწორედ ვულკანური აქტივობის შედეგად ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის თანდათანობითი დაგროვების წყალობით შეძლო დედამიწამ გამოსულიყო მძლავრი გამყინვარების მდგომარეობიდან (როდესაც ეკვატორიც კი დაფარული იყო ყინულის სქელი ფენით). რომელშიც ის ჩავარდა პროტეროზოიკის დასაწყისში და ბოლოს.

ნახშირორჟანგი ჩართულია ნახშირბადის მძლავრ ციკლში ლითოსფერო-ჰიდროსფერო-ატმოსფეროს სისტემაში და დედამიწის კლიმატის ცვლილებები, პირველ რიგში, დაკავშირებულია ატმოსფეროში მისი შესვლისა და მოცილების ბალანსის ცვლილებასთან.

წყალში ნახშირორჟანგის შედარებით მაღალი ხსნადობის გამო, ნახშირორჟანგის შემცველობა ჰიდროსფეროში (ძირითადად ოკეანეებში) ახლა არის 4x104 გტ (გიგატონები) ნახშირბადი (აქედან მოყვანილია CO2-ის მონაცემები ნახშირბადის თვალსაზრისით). ღრმა ფენების ჩათვლით (პუტვინსკი, 1998). ატმოსფერო ამჟამად შეიცავს დაახლოებით 7,5x102 გტ ნახშირბადს (ალექსეევი და სხვ., 1999). CO2-ის შემცველობა ატმოსფეროში ყოველთვის არ იყო დაბალი - მაგალითად, არქეაში (დაახლოებით 3,5 მილიარდი წლის წინ) ატმოსფერო შედგებოდა თითქმის 85-90% ნახშირორჟანგისაგან, მნიშვნელოვნად მაღალ წნევასა და ტემპერატურაზე (სოროხტინი, უშაკოვი, 1997). ამასთან, წყლის მნიშვნელოვანი მასების მიწოდება დედამიწის ზედაპირზე, როგორც შინაგანი გაზის გაჟონვის შედეგად, ასევე სიცოცხლის გაჩენის შედეგად, უზრუნველყოფდა წყალში გახსნილი თითქმის ყველა ატმოსფეროსა და ნახშირორჟანგის მნიშვნელოვანი ნაწილის შეკვრას. კარბონატების (დაახლოებით 5,5x107 გტ ნახშირბადი ინახება ლითოსფეროში (IPCC ანგარიში, 2000 წ.)). ასევე, ნახშირორჟანგი დაიწყო ცოცხალი ორგანიზმების მიერ წვადი მინერალების სხვადასხვა ფორმებად გადაქცევა. გარდა ამისა, ნახშირორჟანგის ნაწილის სეკვესტრიც მოხდა ბიომასის დაგროვების გამო, რომელშიც ნახშირბადის მთლიანი მარაგი შედარებულია ატმოსფეროში და ნიადაგის გათვალისწინებით, ისინი რამდენჯერმე მეტია.

თუმცა, ჩვენ უპირველეს ყოვლისა გვაინტერესებს ნაკადები, რომლებიც ატმოსფეროს აწვდიან ნახშირორჟანგს და აშორებენ მას. ლითოსფერო ახლა უზრუნველყოფს ნახშირორჟანგის ძალიან მცირე ნაკადს, რომელიც შედის ატმოსფეროში, ძირითადად ვულკანური აქტივობის გამო - დაახლოებით 0,1 გტ ნახშირბადი წელიწადში (პუტვინსკი, 1998). საგრძნობლად დიდი ნაკადები შეინიშნება ოკეანეში (იქ მცხოვრებ ორგანიზმებთან ერთად) - ატმოსფერო, ხოლო ხმელეთის ბიოტა - ატმოსფეროს სისტემები. დაახლოებით 92 გტ ნახშირბადი ყოველწლიურად ატმოსფეროდან შემოდის ოკეანეში და 90 გტ ბრუნდება ატმოსფეროში (პუტვინსკი, 1998). ამრიგად, ოკეანე ყოველწლიურად შლის დაახლოებით 2 გტ ნახშირბადს ატმოსფეროდან. ამავდროულად, ხმელეთის მკვდარი ცოცხალი არსებების სუნთქვისა და დაშლის პროცესების დროს, წელიწადში დაახლოებით 100 გტ ნახშირბადი შემოდის ატმოსფეროში. ფოტოსინთეზის პროცესში ხმელეთის მცენარეულობა ასევე ატმოსფეროდან აშორებს დაახლოებით 100 გტ ნახშირბადს (პუტვინსკი, 1998). როგორც ვხედავთ, ნახშირბადის მიღებისა და ატმოსფეროდან მოცილების მექანიზმი საკმაოდ დაბალანსებულია, რაც უზრუნველყოფს დაახლოებით თანაბარ ნაკადებს. თანამედროვე ადამიანის საქმიანობა ამ მექანიზმში მოიცავს ნახშირბადის მუდმივად მზარდ დამატებით ნაკადს ატმოსფეროში წიაღისეული საწვავის (ნავთობი, გაზი, ქვანახშირი და ა.შ.) წვის გამო - მონაცემების მიხედვით, მაგალითად, 1989-99 წლების პერიოდისთვის. საშუალოდ დაახლოებით 6.3 გტ წელიწადში. ასევე, ნახშირბადის ნაკადი ატმოსფეროში იზრდება ტყის გაჩეხვისა და ტყეების ნაწილობრივი წვის გამო - 1,7 გტ-მდე წელიწადში (IPCC ანგარიში, 2000), ხოლო ბიომასის ზრდა, რომელიც ხელს უწყობს CO2-ის შეწოვას, არის მხოლოდ დაახლოებით 0,2 გტ წელიწადში. წელიწადში თითქმის 2 გტ ნაცვლად. ოკეანის მიერ დამატებით 2 გტ ნახშირბადის შთანთქმის შესაძლებლობის გათვალისწინებით, კვლავ რჩება საკმაოდ მნიშვნელოვანი დამატებითი ნაკადი (ამჟამად დაახლოებით 6 გტ წელიწადში), რაც ზრდის ნახშირორჟანგის შემცველობას ატმოსფეროში. გარდა ამისა, ოკეანის მიერ ნახშირორჟანგის შეწოვა შესაძლოა შემცირდეს უახლოეს მომავალში და შესაძლებელია საპირისპირო პროცესიც კი - ნახშირორჟანგის გამოყოფა მსოფლიო ოკეანედან. ეს გამოწვეულია ნახშირორჟანგის ხსნადობის შემცირებით წყლის ტემპერატურის მატებასთან ერთად - მაგალითად, როდესაც წყლის ტემპერატურა იზრდება მხოლოდ 5-დან 10 ° C-მდე, მასში ნახშირორჟანგის ხსნადობის კოეფიციენტი მცირდება დაახლოებით 1.4-დან 1.2-მდე.

ამრიგად, ნახშირორჟანგის ნაკადი ატმოსფეროში, რომელიც გამოწვეულია ეკონომიკური აქტივობებით, არ არის დიდი, ზოგიერთ ბუნებრივ ნაკადებთან შედარებით, მაგრამ მისი არაკომპენსაცია იწვევს ატმოსფეროში CO2-ის თანდათანობით დაგროვებას, რაც ანადგურებს CO2-ის შეყვანისა და გამომუშავების ბალანსს, რომელიც განვითარდა. დედამიწისა და მასზე სიცოცხლის ევოლუციის მილიარდობით წელი.

გეოლოგიური და ისტორიული წარსულის მრავალი ფაქტი მიუთითებს კლიმატის ცვლილებასა და სათბურის გაზების რყევებს შორის კავშირზე. 4-დან 3,5 მილიარდ წლამდე პერიოდში, მზის სიკაშკაშე დაახლოებით 30%-ით ნაკლები იყო, ვიდრე ახლა. თუმცა, ახალგაზრდა, „ფერმკრთალი“ მზის სხივების ქვეშაც კი, სიცოცხლე განვითარდა დედამიწაზე და წარმოიქმნა დანალექი ქანები: ყოველ შემთხვევაში, დედამიწის ზედაპირის ნაწილზე ტემპერატურა წყლის გაყინვის წერტილზე მაღლა იყო. ზოგიერთი მეცნიერი ვარაუდობს, რომ იმ დროს დედამიწის ატმოსფერო 1000-ჯერ მეტ ღერძს შეიცავდა ნახშირორჟანგივიდრე ახლა, და ამან ანაზღაურა მზის ენერგიის ნაკლებობა, რადგან დედამიწის მიერ გამოსხივებული სითბოს მეტი ნაწილი ატმოსფეროში დარჩა. მზარდი სათბურის ეფექტი შეიძლება იყოს მეზოზოური ეპოქაში (დინოზავრების ეპოქა) განსაკუთრებით თბილი კლიმატის ერთ-ერთი მიზეზი. ნამარხი ნაშთების ანალიზის მიხედვით, დედამიწა იმ დროს 10-15 გრადუსით თბილი იყო, ვიდრე ახლა. უნდა აღინიშნოს, რომ მაშინ, 100 მილიონი წლის წინ და უფრო ადრე, კონტინენტებმა დაიკავეს განსხვავებული პოზიცია, ვიდრე ჩვენს დროში, და ოკეანის ცირკულაციაც განსხვავებული იყო, ამიტომ სითბოს გადაცემა ტროპიკებიდან პოლარულ რეგიონებში შეიძლება იყოს უფრო დიდი. თუმცა, ერიკ ჯ. ბარონის, ახლა პენსილვანიის უნივერსიტეტის და სხვა მკვლევარების გამოთვლები მიუთითებს, რომ პალეოკონტინენტურ გეოგრაფიას შესაძლოა შეადგენდეს მეზოზოური დათბობის ნახევარზე მეტი. დათბობის დარჩენილი ნაწილი ადვილად აიხსნება ნახშირორჟანგის დონის მატებით. ეს ვარაუდი პირველად წამოაყენეს საბჭოთა მეცნიერებმა A.B. Ronov-მა სახელმწიფო ჰიდროლოგიური ინსტიტუტიდან და M.I. Budyko-მ მთავარი გეოფიზიკური ობსერვატორიიდან. ამ წინადადების მხარდამჭერი გამოთვლები განხორციელდა ერიკ ბარონმა, ატმოსფერული კვლევის ეროვნული ცენტრის (NCAR) სტარლი ლ. ტომპსონმა. იელის უნივერსიტეტის რობერტ ა. ბერნერისა და ანტონიო კ. ლასაგას და გარდაცვლილი რობერტის მიერ შემუშავებული გეოქიმიური მოდელიდან. ტეხასის შტატში მინდვრები უდაბნოდ გადაიქცა გვალვის შემდეგ, რაც 1983 წელს გაგრძელდა. ეს სურათი, როგორც კომპიუტერული მოდელების გამოყენებით გამოთვლები გვიჩვენებს, ბევრგან შეიძლება დაფიქსირდეს, თუ გლობალური დათბობის შედეგად, ნიადაგის ტენიანობა მცირდება ცენტრალურ ნაწილში. კონტინენტების რეგიონები, სადაც კონცენტრირებულია მარცვლეულის წარმოება.

M. Garrels-ის სამხრეთ ფლორიდის უნივერსიტეტიდან გამომდინარეობს, რომ ნახშირორჟანგი შეიძლება გამოთავისუფლდეს განსაკუთრებით ძლიერი ვულკანური აქტივობის დროს შუა ოკეანის ქედებზე, სადაც ამომავალი მაგმა ქმნის ოკეანის ახალ ფსკერს. პირდაპირი მტკიცებულება, რომელიც მიუთითებს ატმოსფერულ სათბურის გაზებსა და კლიმატს შორის გამყინვარების დროს კავშირზე, შეიძლება „ამოღებული“ იყოს ანტარქტიდის ყინულში შემავალი ჰაერის ბუშტებიდან, რომლებიც ძველ დროში ჩამოყალიბდა თოვლის დატკეპნის შედეგად. მკვლევართა ჯგუფმა კლოდ ლორიეს ხელმძღვანელობით გრენობლის გლაციოლოგიისა და გეოფიზიკის ლაბორატორიიდან შეისწავლა 2000 მ სიგრძის ყინულის სვეტი (შეესაბამება 160 ათასი წლის პერიოდს), რომელიც საბჭოთა მკვლევარებმა მიიღეს ანტარქტიდაში, ვოსტოკის სადგურზე. ყინულის ამ სვეტში შემავალი გაზების ლაბორატორიულმა ანალიზმა აჩვენა, რომ უძველეს ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის და მეთანის კონცენტრაცია იცვლებოდა თანმიმდევრულად და, რაც მთავარია, „დროში“ საშუალო ადგილობრივი ტემპერატურის ცვლილებებთან ერთად (ეს განისაზღვრა წყალბადის იზოტოპების კონცენტრაციების თანაფარდობა წყლის მოლეკულებში). ბოლო გამყინვართაშორის პერიოდში, რომელიც გრძელდებოდა 10 ათასი წელი და მის წინამორბედი პერიოდის განმავლობაში (130 ათასი წლის წინ), რომელიც ასევე გაგრძელდა 10 ათასი წლის განმავლობაში, ამ მხარეში საშუალო ტემპერატურა 10 გრადუსით მაღალი იყო, ვიდრე გამყინვარების დროს. (ზოგადად, დედამიწა 5 ოსტით თბილი იყო ამ პერიოდებში.) იმავე პერიოდებში ატმოსფერო შეიცავდა 25%-ით მეტ ნახშირორჟანგს და 100070-ით მეტ მეთანს, ვიდრე გამყინვარების დროს. გაურკვეველია იყო თუ არა სათბურის გაზების ცვლილება მიზეზი და კლიმატის ცვლილება, თუ პირიქით. დიდი ალბათობით, გამყინვარების მიზეზი იყო დედამიწის ორბიტის ცვლილებები და მყინვარების წინსვლისა და უკან დახევის განსაკუთრებული დინამიკა; თუმცა, ეს კლიმატური რყევები შესაძლოა გაძლიერდეს ბიოტას ცვლილებებით და ოკეანის ცირკულაციის რყევებით, რაც გავლენას ახდენს ატმოსფეროში სათბურის აირების შემცველობაზე. კიდევ უფრო დეტალური მონაცემები სათბურის გაზების მერყეობისა და კლიმატის ცვლილების შესახებ ხელმისაწვდომია ბოლო 100 წლის განმავლობაში, რომლის დროსაც შემდგომი გაიზარდა ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია 25%-ით და მეთანის 100%-ით. ბოლო 100 წლის განმავლობაში საშუალო გლობალური ტემპერატურის „რეკორდი“ შეისწავლა მკვლევართა ორმა ჯგუფმა, ჯეიმს ე. ჰანსენის ხელმძღვანელობით აერონავტიკისა და კოსმოსური ადმინისტრაციის ეროვნული კოსმოსური კვლევების გოდარდის ინსტიტუტიდან და T. M. L. Wigley აღმოსავლეთის უნივერსიტეტის კლიმატის განყოფილებიდან. ინგლისი.

ატმოსფეროს მიერ სითბოს შეკავება დედამიწის ენერგეტიკული ბალანსის მთავარი კომპონენტია (ნახ. 8). მზისგან მომდინარე ენერგიის დაახლოებით 30% აისახება (მარცხნივ) ღრუბლებიდან, ნაწილაკებიდან ან დედამიწის ზედაპირიდან; დარჩენილი 70% შეიწოვება. შთანთქმის ენერგია ხელახლა გამოსხივდება ინფრაწითელში პლანეტის ზედაპირის მიერ.

ბრინჯი.

ამ მეცნიერებმა გამოიყენეს ყველა კონტინენტზე მიმოფანტული ამინდის სადგურების გაზომვები (კლიმატის სამმართველოს გუნდმა ასევე მოიცავდა გაზომვებს ზღვაზე ანალიზში). ამავდროულად, ორმა ჯგუფმა მიიღო სხვადასხვა მეთოდი დაკვირვების ანალიზისა და „დამახინჯების“ გათვალისწინების მიზნით, რომელიც დაკავშირებულია, მაგალითად, იმ ფაქტთან, რომ ზოგიერთი მეტეოროლოგიური სადგური „გადავიდა“ სხვა ადგილას ასი წლის განმავლობაში, ზოგი კი ქალაქებში. მონაცემები, რომლებიც იყო „დაბინძურებული“ » სამრეწველო საწარმოების მიერ წარმოქმნილი ან შენობებისა და ტროტუარების მიერ დღის განმავლობაში დაგროვილი სითბოს გავლენა. ეს უკანასკნელი ეფექტი, რომელიც იწვევს სითბური კუნძულების გაჩენას, ძალზე შესამჩნევია განვითარებულ ქვეყნებში, როგორიცაა შეერთებული შტატები. თუმცა, მაშინაც კი, თუ შეერთებულ შტატებში გამოთვლილი კორექტირება (მოყვანილია თომას რ. კარლის მიერ ეშევილის ეროვნული კლიმატური მონაცემთა ცენტრიდან, ჩრდილოეთ კაროლინაში და პ. დ. ჯონსი აღმოსავლეთ ანგლიის უნივერსიტეტიდან) გავრცელდება მსოფლიოს ყველა მონაცემზე, ორივე ჩანაწერი დარჩება "<реальное» потепление величиной 0,5 О С, относящееся к последним 100 годам. В согласии с общей тенденцией 1980-е годы остаются самым теплым десятилетием, а 1988, 1987 и 1981 гг. - наиболее теплыми годами (в порядке перечисления). Можно ли считать это «сигналом» парникового потепления? Казалось бы, можно, однако в действительности факты не столь однозначны. Возьмем для примера такое обстоятельство: вместо неуклонного потепления, какое можно ожидать от парникового эффекта, быстрое повышение температуры, происходившее до конца второй мировой войны, сменилось небольшим похолоданием, продлившимся до середины 1970-х годов, за которым последовал второй период быстрого потепления, продолжающийся по сей день. Какой характер примет изменение температуры в ближайшее время? Чтобы дать такой прогноз, необходимо ответить на три вопроса. Какое количество диоксида углерода и других парниковых газов будет выброшено в атмосферу? Насколько при этом возрастет концентрация этих газов в атмосфере? Какой климатический эффект вызовет это повышение концентрации, если будут действовать естественные и антропогенные факторы, которые могут ослаблять или усиливать климатические изменения? Прогноз выбросов - нелегкая задача для исследователей, занимающихся анализом человеческой деятельности. Какое количество диоксида углерода попадет в атмосферу, зависит главным образом от того, сколько ископаемого топлива будет сожжено и сколько лесов вырублено (последний фактор ответствен за половину прироста парниковых газов с 1800 г. и за 20070прироста в наше время). И тот и другой фактор зависят в свою очередь от множества причин. Так, на потреблении ископаемого топлива сказываются рост населения, переход к альтернативным источникам энергии и меры по экономии энергии, а также состояние мировой экономики. Прогнозы в основном сводятся к тому, что потребление ископаемого топлива на земном шаре в целом будет увеличиваться примерно с той же скоростью, что и сегодня намного медленнее, чем до энергетического кризиса 1970-х годов. В результате эмиссия (поступление в атмосферу) диоксида углерода в ближайшие несколько десятилетий, будет увеличиваться на 0,5-2070 в год. Другие парниковые газы, такие как ХФУ, оксиды азота и тропосферный озон, могут вносить в потепление климата почти столь же большой вклад, что и диоксид углерода, хотя в атмосферу их попадает значительно меньше: объясняется это тем, что они более эффективно поглощают солнечную радиацию. Предсказать, какова будет эмиссия этих газов - задача еще более трудная. Так, например, не вполне ясно происхождение некоторых газов, в частности метана; величина выбросов других газов, таких как ХФУ или озон, будет зависеть от того, какие изменения в технологии и политике произойдут в ближайшем будущем.

ნახშირბადის გაცვლა ატმოსფეროსა და დედამიწის სხვადასხვა „რეზერვუარებს“ შორის (სურ. 9). ყოველი რიცხვი მილიარდობით ტონაში მიუთითებს ნახშირბადის (დიოქსიდის სახით) შემოდინებაზე ან გადინებაზე წელიწადში ან მის მარაგზე წყალსაცავში. ეს ბუნებრივი ციკლები, ერთი ხმელეთზე და მეორე ოკეანეში, შლის ატმოსფეროდან იმდენ ნახშირორჟანგს, რამდენსაც ის ამატებს, მაგრამ ადამიანის აქტივობა, როგორიცაა ტყეების განადგურება და წიაღისეული საწვავის წვა, იწვევს ნახშირბადის დონის დაცემას ატმოსფეროში, ყოველწლიურად იზრდება 3 მილიარდით. ტონა. მონაცემები აღებულია სტოკჰოლმის უნივერსიტეტში ბერტ ბოჰლინის ნაშრომიდან

ნახ.9

დავუშვათ, რომ გვაქვს გონივრული პროგნოზი იმის შესახებ, თუ როგორ შეიცვლება ნახშირორჟანგის გამონაბოლქვი. რა ცვლილებები მოხდება ამ შემთხვევაში ამ გაზის კონცენტრაციით ატმოსფეროში? ატმოსფერული ნახშირორჟანგი "მოიხმარება" როგორც მცენარეებს, ასევე ოკეანეს, სადაც მას იყენებენ ქიმიურ და ბიოლოგიურ პროცესებში. როგორც ატმოსფერული ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია იცვლება, ამ გაზის "მოხმარების" სიჩქარე სავარაუდოდ შეიცვლება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, პროცესები, რომლებიც იწვევს ატმოსფერული ნახშირორჟანგის შემცველობის ცვლილებას, უნდა შეიცავდეს უკუკავშირს. ნახშირორჟანგი არის მცენარეებში ფოტოსინთეზის „საკვები“, ამიტომ მცენარეების მიერ მისი მოხმარება სავარაუდოდ გაიზრდება ატმოსფეროში დაგროვების შედეგად, რაც შეანელებს ამ დაგროვებას. ანალოგიურად, ვინაიდან ზედაპირული ოკეანის წყლებში ნახშირორჟანგის შემცველობა დაახლოებით წონასწორობაშია ატმოსფეროში მის შემცველობასთან, ოკეანის წყლის მიერ ნახშირორჟანგის შეწოვის გაზრდა შეანელებს მის დაგროვებას ატმოსფეროში. თუმცა, შეიძლება მოხდეს, რომ ნახშირორჟანგის და სხვა სათბურის გაზების დაგროვებამ ატმოსფეროში გამოიწვიოს დადებითი გამოხმაურების მექანიზმები, რაც გაზრდის კლიმატის ეფექტს. ამრიგად, კლიმატის სწრაფმა ცვლილებამ შეიძლება გამოიწვიოს ზოგიერთი ტყის და სხვა ეკოსისტემის გაქრობა, რაც შეასუსტებს ბიოსფეროს უნარს, შეიწოვოს ნახშირორჟანგი. უფრო მეტიც, დათბობამ შეიძლება გამოიწვიოს ნიადაგში მკვდარ ორგანულ ნივთიერებებში შენახული ნახშირბადის სწრაფი გამოყოფა. ეს ნახშირბადი, რომელიც ორჯერ აღემატება ატმოსფეროში არსებულ რაოდენობას, მუდმივად გარდაიქმნება ნახშირორჟანგად და მეთანად ნიადაგის ბაქტერიებით. დათბობამ შეიძლება დააჩქაროს მათი ფუნქციონირება, რაც გამოიწვევს ნახშირორჟანგის (მშრალი ნიადაგებიდან) და მეთანის (ბრინჯის მინდვრებიდან, ნაგავსაყრელებიდან და ჭარბტენიანი ტერიტორიებიდან) გამოყოფის გაზრდას. საკმაოდ ბევრი მეთანი ინახება ნალექებში კონტინენტურ შელფზე და არქტიკაში მუდმივი ყინვის ფენის ქვემოთ კლატრატების სახით - მეთანისა და წყლის მოლეკულებისგან შემდგარი მოლეკულური ბადეები შეიძლება გამოიწვიოს გათავისუფლება ამ გაურკვევლობის მიუხედავად, ბევრი მკვლევარი თვლის, რომ მცენარეებისა და ოკეანის მიერ ნახშირორჟანგის შეწოვა შეანელებს ამ გაზის დაგროვებას ატმოსფეროში - სულ მცირე, შემდეგი 50-100 წლის განმავლობაში რომ ატმოსფეროში შემავალი ნახშირორჟანგის მთლიანი რაოდენობა იქ დარჩება. აქედან გამომდინარეობს, რომ ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია გაორმაგდება 1900-დან (600 ppm-მდე) დაახლოებით 2030-დან 2080 წლამდე. თუმცა, სხვა სათბურის აირები, სავარაუდოდ, უფრო სწრაფად დაგროვდება ატმოსფეროში.

სათბურის გაზები

სათბურის აირები არის გაზები, რომლებიც, სავარაუდოდ, იწვევს გლობალურ სათბურის ეფექტს.

ძირითადი სათბურის აირები, დედამიწის თერმულ ბალანსზე მათი სავარაუდო ზემოქმედების მიხედვით, არის წყლის ორთქლი, ნახშირორჟანგი, მეთანი, ოზონი, ჰალოკარბონები და აზოტის ოქსიდი.

წყლის ორთქლი

წყლის ორთქლი არის მთავარი ბუნებრივი სათბურის გაზი, რომელიც პასუხისმგებელია ეფექტის 60%-ზე მეტზე. პირდაპირი ანთროპოგენური ზემოქმედება ამ წყაროზე უმნიშვნელოა. ამავდროულად, სხვა ფაქტორებით გამოწვეული დედამიწის ტემპერატურის მატება ზრდის აორთქლებას და წყლის ორთქლის მთლიან კონცენტრაციას ატმოსფეროში თითქმის მუდმივი ფარდობითი ტენიანობის დროს, რაც თავის მხრივ ზრდის სათბურის ეფექტს. ამრიგად, გარკვეული დადებითი გამოხმაურება ხდება.

მეთანი

55 მილიონი წლის წინ ზღვის ფსკერზე დაგროვილმა მეთანის გიგანტურმა ამოფრქვევამ დედამიწა 7 გრადუსით გაათბო.

იგივე შეიძლება მოხდეს ახლაც - ეს ვარაუდი NASA-ს მკვლევარებმა დაადასტურეს. უძველესი კლიმატის კომპიუტერული სიმულაციების გამოყენებით, ისინი ცდილობდნენ უკეთ გაეგოთ მეთანის როლი კლიმატის ცვლილებაში. ამჟამად სათბურის ეფექტზე კვლევების უმეტესობა ფოკუსირებულია ნახშირორჟანგის როლზე ამ ეფექტში, თუმცა მეთანის პოტენციალი შეინარჩუნოს სითბო ატმოსფეროში 20-ჯერ მეტია, ვიდრე ნახშირორჟანგი.

გაზზე მომუშავე სხვადასხვა საყოფაცხოვრებო ტექნიკა ხელს უწყობს ატმოსფეროში მეთანის შემცველობის ზრდას.

გასული 200 წლის განმავლობაში მეთანი ატმოსფეროში გაორმაგდა ჭაობებში და სველ დაბლობებში ორგანული ნივთიერებების დაშლის, აგრეთვე ხელოვნური ობიექტების გაჟონვის გამო, როგორიცაა გაზსადენები, ქვანახშირის მაღაროები, გაზრდილი სარწყავი და გაზების გამოყოფა. მეცხოველეობა. მაგრამ არსებობს მეთანის კიდევ ერთი წყარო - ორგანული ნივთიერებების დაშლა ოკეანის ნალექებში, რომლებიც შენარჩუნებულია გაყინული ზღვის ფსკერზე.

როგორც წესი, დაბალი ტემპერატურა და მაღალი წნევა ინარჩუნებს მეთანს ოკეანის ქვეშ სტაბილურ მდგომარეობაში, მაგრამ ეს ყოველთვის ასე არ იყო. გლობალური დათბობის პერიოდებში, როგორიცაა გვიანი პალეოცენური თერმული მაქსიმუმი, რომელიც მოხდა 55 მილიონი წლის წინ და გაგრძელდა 100 ათასი წლის განმავლობაში, ლითოსფერული ფირფიტების მოძრაობამ, განსაკუთრებით ინდოეთის ქვეკონტინენტზე, გამოიწვია წნევის ვარდნა ზღვის ფსკერზე და შეეძლო. იწვევს მეთანის დიდ გამოყოფას. როდესაც ატმოსფერო და ოკეანე დათბობა დაიწყეს, მეთანის ემისია შეიძლება გაიზარდოს. ზოგიერთი მეცნიერი თვლის, რომ მიმდინარე გლობალურმა დათბობამ შეიძლება გამოიწვიოს იგივე სცენარი - თუ ოკეანე მნიშვნელოვნად გათბება.

როდესაც მეთანი ატმოსფეროში შედის, ის რეაგირებს ჟანგბადთან და წყალბადის მოლეკულებთან, რათა წარმოქმნას ნახშირორჟანგი და წყლის ორთქლი, რომელთაგან თითოეულმა შეიძლება გამოიწვიოს სათბურის ეფექტი. წინა პროგნოზების თანახმად, მთელი გამოსხივებული მეთანი დაახლოებით 10 წელიწადში გადაიქცევა ნახშირორჟანგად და წყალად. თუ ეს ასეა, მაშინ ნახშირორჟანგის კონცენტრაციის გაზრდა პლანეტის დათბობის მთავარი მიზეზი იქნება. თუმცა, წარსულის მითითებით მსჯელობის დადასტურების მცდელობები წარუმატებელი აღმოჩნდა - 55 მილიონი წლის წინ ნახშირორჟანგის კონცენტრაციის ზრდის კვალი არ იქნა ნაპოვნი.

ახალ კვლევაში გამოყენებულმა მოდელებმა აჩვენა, რომ როდესაც ატმოსფეროში მეთანის დონე მკვეთრად იზრდება, მასში მეთანთან რეაქციაში მყოფი ჟანგბადის და წყალბადის შემცველობა მცირდება (სანამ რეაქცია არ შეჩერდება), ხოლო დარჩენილი მეთანი ჰაერში რჩება ასობით. წლების განმავლობაში, თავად ხდება გლობალური დათბობის მიზეზი. და ეს ასობით წელი საკმარისია ატმოსფეროს გასათბობად, ოკეანეებში ყინულის დნობისთვის და მთელი კლიმატური სისტემის შესაცვლელად.

მეთანის ძირითადი ანთროპოგენური წყაროებია საჭმლის მომნელებელი დუღილი მეცხოველეობაში, ბრინჯის მოყვანა და ბიომასის წვა (ტყის გაჩეხვის ჩათვლით). ბოლოდროინდელმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ატმოსფეროში მეთანის კონცენტრაციის სწრაფი ზრდა მოხდა ჩვენს წელთაღრიცხვამდე პირველ ათასწლეულში (სავარაუდოდ, სოფლის მეურნეობისა და მეცხოველეობის წარმოების გაფართოებისა და ტყის წვის შედეგად). 1000-დან 1700 წლამდე მეთანის კონცენტრაცია დაეცა 40%-ით, მაგრამ კვლავ დაიწყო მატება ბოლო საუკუნეებში (სავარაუდოდ სახნავ-სათესი მიწებისა და საძოვრების გაფართოებისა და ტყეების დაწვის, გასათბობად შეშის გამოყენების, პირუტყვის რაოდენობის გაზრდის შედეგად. კანალიზაციისა და ბრინჯის მოყვანა). მეთანის მიწოდებაში გარკვეული წვლილი მოდის ქვანახშირისა და ბუნებრივი აირის საბადოების განვითარების დროს გაჟონვისგან, აგრეთვე მეთანის ემისიის შედეგად, როგორც ბიოგაზის ნაწილი, რომელიც წარმოიქმნება ნარჩენების განთავსების ადგილებში.

Ნახშირორჟანგი

დედამიწის ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის წყაროა ვულკანური გამონაბოლქვი, ორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობა და ადამიანის საქმიანობა. ანთროპოგენური წყაროები მოიცავს წიაღისეული საწვავის წვას, ბიომასის დაწვას (ტყის გაჩეხვის ჩათვლით) და ზოგიერთ სამრეწველო პროცესს (მაგალითად, ცემენტის წარმოება). ნახშირორჟანგის ძირითადი მომხმარებლები მცენარეები არიან. ჩვეულებრივ, ბიოცენოზი შთანთქავს დაახლოებით იმდენივე ნახშირორჟანგს, რასაც გამოიმუშავებს (ბიომასის დაშლის ჩათვლით).

ნახშირორჟანგის გავლენა სათბურის ეფექტის ინტენსივობაზე.

ჯერ კიდევ ბევრი რამ უნდა ვისწავლოთ ნახშირბადის ციკლისა და მსოფლიო ოკეანეების, როგორც ნახშირორჟანგის უზარმაზარი რეზერვუარის როლის შესახებ. როგორც ზემოთ აღინიშნა, ყოველწლიურად კაცობრიობა არსებულ 750 მილიარდ ტონას უმატებს 7 მილიარდ ტონა ნახშირბადს CO 2-ის სახით. მაგრამ ჩვენი ემისიების მხოლოდ ნახევარი - 3 მილიარდი ტონა - რჩება ჰაერში. ეს შეიძლება აიხსნას იმით, რომ CO 2-ის უმეტესობას იყენებენ ხმელეთის და ზღვის მცენარეები, ჩამარხულია ზღვის ნალექებში, შეიწოვება ზღვის წყლით ან სხვაგვარად შეიწოვება. CO 2-ის ამ დიდი ნაწილიდან (დაახლოებით 4 მილიარდი ტონა), ოკეანე ყოველწლიურად შთანთქავს დაახლოებით ორ მილიარდ ტონა ატმოსფერულ ნახშირორჟანგს.

ეს ყველაფერი ზრდის პასუხგაუცემელი კითხვების რაოდენობას: ზუსტად როგორ ურთიერთქმედებს ზღვის წყალი ატმოსფერულ ჰაერთან, შთანთქავს CO 2-ს? რამდენი მეტი ნახშირბადის შთანთქმა შეუძლიათ ზღვებს და გლობალური დათბობის რა დონემ შეიძლება გავლენა მოახდინოს მათ შესაძლებლობებზე? როგორია ოკეანეების უნარი შთანთქას და შეინახოს კლიმატის ცვლილების შედეგად დაჭერილი სითბო?

ღრუბლებისა და შეჩერებული ნაწილაკების როლი ჰაერის დინებაში, რომელსაც აეროზოლს უწოდებენ, ადვილი არ არის კლიმატის მოდელის აგებისას. ღრუბლები ჩრდილავს დედამიწის ზედაპირს, რაც იწვევს გაგრილებას, მაგრამ მათი სიმაღლის, სიმკვრივისა და სხვა პირობების მიხედვით, მათ შეუძლიათ დედამიწის ზედაპირიდან არეკლილი სითბოს დაჭერა, რაც ზრდის სათბურის ეფექტის ინტენსივობას. საინტერესოა აეროზოლების ეფექტიც. ზოგიერთი მათგანი ცვლის წყლის ორთქლს, აკონდენსებს მას პატარა წვეთებად, რომლებიც ქმნიან ღრუბლებს. ეს ღრუბლები ძალიან მკვრივია და დედამიწის ზედაპირს კვირების განმავლობაში ფარავს. ანუ, ისინი ბლოკავენ მზის შუქს, სანამ არ დაეცემა ნალექებით.

კომბინირებული ეფექტი შეიძლება იყოს უზარმაზარი: 1991 წელს ფილიპინებზე მთა პინატუბას ამოფრქვევამ სტრატოსფეროში სულფატების კოლოსალური მოცულობა გამოუშვა, რამაც მსოფლიოში ტემპერატურის ვარდნა გამოიწვია, რომელიც ორი წელი გაგრძელდა.

ამრიგად, ჩვენივე დაბინძურებამ, რომელიც ძირითადად გამოწვეულია გოგირდის შემცველი ნახშირისა და ზეთების დაწვით, შეიძლება დროებით შეცვალოს გლობალური დათბობის შედეგები. ექსპერტების შეფასებით, მე-20 საუკუნის განმავლობაში აეროზოლებმა დათბობის რაოდენობა 20%-ით შეამცირეს. ზოგადად, ტემპერატურა 1940-იანი წლებიდან იმატებს, მაგრამ 1970 წლიდან დაეცა. აეროზოლის ეფექტი შეიძლება დაეხმაროს გასული საუკუნის შუა ხანებში ანომალიური გაგრილების ახსნას.

2006 წელს ნახშირორჟანგის ემისიამ ატმოსფეროში შეადგინა 24 მილიარდი ტონა. მკვლევართა ძალიან აქტიური ჯგუფი ამტკიცებს იმ აზრს, რომ ადამიანის საქმიანობა გლობალური დათბობის ერთ-ერთი მიზეზია. მისი აზრით, მთავარია კლიმატის ცვლილების ბუნებრივი პროცესები და მზის აქტივობის გაზრდა. მაგრამ ჰამბურგში გერმანიის კლიმატოლოგიური ცენტრის ხელმძღვანელის კლაუს ჰასელმანის თქმით, მხოლოდ 5% შეიძლება აიხსნას ბუნებრივი მიზეზებით, ხოლო დანარჩენი 95% არის ადამიანის საქმიანობით გამოწვეული ფაქტორი.

ზოგიერთი მეცნიერი ასევე არ უკავშირებს CO 2-ის ზრდას ტემპერატურის მატებასთან. სკეპტიკოსები ამბობენ, რომ თუ ტემპერატურის მატება გამოწვეულია CO 2-ის გამონაბოლქვის მატებასთან, ტემპერატურამ უნდა მოიმატოს ომისშემდგომი ეკონომიკური ბუმის დროს, როდესაც წიაღისეული საწვავი დიდი რაოდენობით იწვებოდა. თუმცა, ჯერი მალმანმა, გეოფიზიკური სითხის დინამიკის ლაბორატორიის დირექტორმა, გამოთვალა, რომ ნახშირისა და ზეთების მოხმარებამ სწრაფად გაზარდა გოგირდის შემცველობა ატმოსფეროში, რამაც გამოიწვია გაგრილება. 1970 წლის შემდეგ CO 2-ისა და მეთანის ხანგრძლივი სასიცოცხლო ციკლის თერმულმა ეფექტმა თრგუნა სწრაფად დაშლილი აეროზოლები, რამაც გამოიწვია ტემპერატურის მატება. ამრიგად, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ნახშირორჟანგის გავლენა სათბურის ეფექტის ინტენსივობაზე უზარმაზარი და უდაოა.

თუმცა, მზარდი სათბურის ეფექტი შეიძლება არ იყოს კატასტროფული. მართლაც, მაღალი ტემპერატურა შეიძლება მისასალმებელი იყოს იქ, სადაც ისინი საკმაოდ იშვიათია. 1900 წლიდან ყველაზე დიდი დათბობა დაფიქსირდა 40-დან 70 0-მდე ჩრდილოეთ განედში, მათ შორის რუსეთი, ევროპა და შეერთებული შტატების ჩრდილოეთი ნაწილი, სადაც სათბურის გაზების ინდუსტრიული გამონაბოლქვი ყველაზე ადრე დაიწყო. დათბობის უმეტესი ნაწილი ღამით ხდება, უპირველეს ყოვლისა, ღრუბლის გაზრდის გამო, რომელიც აკავებს გამავალ სითბოს. შედეგად, თესვის სეზონი ერთი კვირით გაგრძელდა.

უფრო მეტიც, სათბურის ეფექტი შესაძლოა კარგი ამბავი იყოს ზოგიერთი ფერმერისთვის. CO 2-ის მაღალ კონცენტრაციას შეუძლია დადებითად იმოქმედოს მცენარეებზე, რადგან მცენარეები იყენებენ ნახშირორჟანგს ფოტოსინთეზის დროს, გარდაქმნის მას ცოცხალ ქსოვილად. აქედან გამომდინარე, მეტი მცენარე ნიშნავს CO 2-ის მეტ შეწოვას ატმოსფეროდან, რაც ანელებს გლობალურ დათბობას.

ეს ფენომენი ამერიკელმა სპეციალისტებმა შეისწავლეს. მათ გადაწყვიტეს შეექმნათ მსოფლიოს მოდელი ჰაერში CO 2-ის ორმაგი რაოდენობით. ამისათვის მათ გამოიყენეს თოთხმეტი წლის ფიჭვნარი ჩრდილოეთ კალიფორნიაში. ხეებს შორის დამონტაჟებული მილებით გაზი ამოტუმბეს. ფოტოსინთეზი გაიზარდა 50-60%-ით. მაგრამ ეფექტი მალევე საპირისპირო გახდა. მახრჩობელა ხეები ნახშირორჟანგის ასეთ მოცულობებს ვერ უმკლავდებოდნენ. ფოტოსინთეზის პროცესში უპირატესობა დაიკარგა. ეს არის კიდევ ერთი მაგალითი იმისა, თუ როგორ იწვევს ადამიანის მანიპულირება მოულოდნელ შედეგებამდე.

მაგრამ სათბურის ეფექტის ეს მცირე დადებითი ასპექტები ვერ შეედრება უარყოფითს. მაგალითად, ავიღოთ ექსპერიმენტი ფიჭვნართან, სადაც CO 2-ის მოცულობა გაორმაგდა და ამ საუკუნის ბოლოს ნავარაუდევია CO 2-ის კონცენტრაცია ოთხჯერ გაიზრდება. შეიძლება წარმოიდგინოთ, რა კატასტროფული შედეგები შეიძლება მოჰყვეს მცენარეებს. და ეს, თავის მხრივ, გაზრდის CO 2-ს მოცულობას, რადგან რაც უფრო ნაკლები მცენარეა, მით მეტია CO 2-ის კონცენტრაცია.

სათბურის ეფექტის შედეგები

სათბურის ეფექტის აირების კლიმატი

ტემპერატურის მატებასთან ერთად გაიზრდება წყლის აორთქლება ოკეანეებიდან, ტბებიდან, მდინარეებიდან და ა.შ. ვინაიდან თბილ ჰაერს შეუძლია მეტი წყლის ორთქლის შეკავება, ეს ქმნის ძლიერ უკუკავშირის ეფექტს: რაც უფრო თბება, მით უფრო მაღალია წყლის ორთქლის შემცველობა ჰაერში, რაც თავის მხრივ ზრდის სათბურის ეფექტს.

ადამიანის აქტივობა მცირე გავლენას ახდენს ატმოსფეროში წყლის ორთქლის რაოდენობაზე. მაგრამ ჩვენ გამოვყოფთ სხვა სათბურის გაზებს, რაც სათბურის ეფექტს უფრო და უფრო ინტენსიურს ხდის. მეცნიერები თვლიან, რომ CO 2-ის ემისიების ზრდა, ძირითადად წიაღისეული საწვავის წვის შედეგად, ხსნის დედამიწის დათბობის მინიმუმ 60%-ს 1850 წლიდან მოყოლებული. ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია ატმოსფეროში იზრდება დაახლოებით 0,3%-ით წელიწადში და ახლა დაახლოებით 30%-ით მეტია, ვიდრე ინდუსტრიულ რევოლუციამდე. თუ ამას აბსოლუტური მაჩვენებლებით გამოვხატავთ, მაშინ ყოველწლიურად კაცობრიობა ამატებს დაახლოებით 7 მილიარდ ტონას. იმისდა მიუხედავად, რომ ეს მცირე ნაწილია ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის საერთო რაოდენობასთან მიმართებაში - 750 მილიარდი ტონა, და კიდევ უფრო მცირეა მსოფლიო ოკეანეში შემავალი CO 2-ის რაოდენობასთან შედარებით - დაახლოებით 35 ტრილიონი ტონა, ის რჩება ძალიან. მნიშვნელოვანი. მიზეზი: ბუნებრივი პროცესები წონასწორობაშია, CO 2-ის ასეთი მოცულობა შემოდის ატმოსფეროში, რომელიც იქიდან ამოღებულია. და ადამიანის საქმიანობა მხოლოდ ამატებს CO 2-ს.

ატმოსფერო არის დედამიწის ჰაერის გარსი. ვრცელდება დედამიწის ზედაპირიდან 3000 კმ-მდე. მისი კვალი 10000 კმ-მდე სიმაღლეზეა შესაძლებელი. ა-ს აქვს არათანაბარი სიმკვრივე 50 5 მისი მასები კონცენტრირებულია 5 კმ-მდე, 75% - 10 კმ-მდე, 90% - 16 კმ-მდე.

ატმოსფერო შედგება ჰაერისაგან - რამდენიმე აირის მექანიკური ნარევიდან.

აზოტი(78%) ატმოსფეროში ასრულებს ჟანგბადის გამხსნელის როლს, არეგულირებს ჟანგვის სიჩქარეს და, შესაბამისად, ბიოლოგიური პროცესების სიჩქარეს და ინტენსივობას. აზოტი არის დედამიწის ატმოსფეროს მთავარი ელემენტი, რომელიც განუწყვეტლივ ცვლის ბიოსფეროს ცოცხალ ნივთიერებას, ხოლო ამ უკანასკნელის შემადგენელი ნაწილებია აზოტის ნაერთები (ამინომჟავები, პურინები და ა.შ.). აზოტი ატმოსფეროდან მოიპოვება არაორგანული და ბიოქიმიური გზებით, თუმცა ისინი ერთმანეთთან მჭიდრო კავშირშია. არაორგანული მოპოვება დაკავშირებულია მისი ნაერთების N 2 O, N 2 O 5, NO 2, NH 3 წარმოქმნასთან. ისინი გვხვდება ნალექებში და წარმოიქმნება ატმოსფეროში ელექტრული გამონადენის გავლენის ქვეშ ჭექა-ქუხილის ან ფოტოქიმიური რეაქციების დროს მზის გამოსხივების გავლენის ქვეშ.

აზოტის ბიოლოგიურ ფიქსაციას ახორციელებს ზოგიერთი ბაქტერია ნიადაგის მაღალ მცენარეებთან სიმბიოზში. აზოტს ასევე ფიქსირდება ზოგიერთი პლანქტონის მიკროორგანიზმი და წყალმცენარეები ზღვის გარემოში. რაოდენობრივად აზოტის ბიოლოგიური ფიქსაცია აღემატება მის არაორგანულ ფიქსაციას. ატმოსფეროში მთელი აზოტის გაცვლა ხდება დაახლოებით 10 მილიონი წლის განმავლობაში. აზოტი გვხვდება ვულკანური წარმოშობის აირებში და ცეცხლოვან ქანებში. როდესაც კრისტალური ქანების და მეტეორიტების სხვადასხვა ნიმუშები თბება, აზოტი გამოიყოფა N 2 და NH 3 მოლეკულების სახით. თუმცა, აზოტის არსებობის ძირითადი ფორმა, როგორც დედამიწაზე, ასევე ხმელეთის პლანეტებზე, არის მოლეკულური. ამიაკი, რომელიც შედის ზედა ატმოსფეროში, სწრაფად იჟანგება, გამოყოფს აზოტს. დანალექ ქანებში ის ჩამარხულია ორგანულ ნივთიერებებთან ერთად და დიდი რაოდენობით გვხვდება ბიტუმიან საბადოებში. ამ ქანების რეგიონალური მეტამორფიზმის დროს აზოტი სხვადასხვა ფორმით გამოიყოფა დედამიწის ატმოსფეროში.

გეოქიმიური აზოტის ციკლი (

ჟანგბადი(21%) გამოიყენება ცოცხალი ორგანიზმების მიერ სუნთქვისთვის და არის ორგანული ნივთიერებების ნაწილი (ცილები, ცხიმები, ნახშირწყლები). ოზონი O 3. ანელებს სიცოცხლის დამღუპველ ულტრაიისფერ გამოსხივებას მზისგან.

ჟანგბადი არის მეორე ყველაზე გავრცელებული გაზი ატმოსფეროში, რომელიც უაღრესად მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ბიოსფეროში მრავალ პროცესში. მისი არსებობის დომინანტური ფორმაა O 2. ატმოსფეროს ზედა ფენებში, ულტრაიისფერი გამოსხივების გავლენით, ხდება ჟანგბადის მოლეკულების დისოციაცია და დაახლოებით 200 კმ სიმაღლეზე ატომური ჟანგბადის შეფარდება მოლეკულურთან (O: O 2) ხდება 10-ის ტოლი. ჟანგბადის ფორმები ურთიერთქმედებენ ატმოსფეროში (20-30 კმ სიმაღლეზე), ოზონის სარტყელი (ოზონის ეკრანი). ოზონი (O 3) აუცილებელია ცოცხალი ორგანიზმებისთვის, ბლოკავს მზის ულტრაიისფერი გამოსხივების უმეტეს ნაწილს, რაც მათთვის საზიანოა.

დედამიწის განვითარების ადრეულ ეტაპზე ატმოსფეროს ზედა ფენებში ნახშირორჟანგისა და წყლის მოლეკულების ფოტოდისოციაციის შედეგად თავისუფალი ჟანგბადი ძალიან მცირე რაოდენობით გაჩნდა. თუმცა, ეს მცირე რაოდენობა სწრაფად მოიხმარდა სხვა გაზების დაჟანგვას. ოკეანეში ავტოტროფული ფოტოსინთეზური ორგანიზმების გამოჩენით სიტუაცია მნიშვნელოვნად შეიცვალა. ატმოსფეროში თავისუფალი ჟანგბადის რაოდენობა თანდათან იზრდება, ბიოსფეროს მრავალი კომპონენტის აქტიური დაჟანგვა. ამრიგად, თავისუფალი ჟანგბადის პირველმა ნაწილებმა უპირველეს ყოვლისა შეუწყო ხელი რკინის შავი ფორმების ოქსიდში გადაქცევას, ხოლო სულფიდების სულფატებად გადაქცევას.

საბოლოოდ, დედამიწის ატმოსფეროში თავისუფალი ჟანგბადის რაოდენობამ მიაღწია გარკვეულ მასას და დაბალანსდა ისე, რომ წარმოებული რაოდენობა ტოლი გახდა შთანთქმის რაოდენობისა. ატმოსფეროში დადგენილია თავისუფალი ჟანგბადის შედარებით მუდმივი შემცველობა.

გეოქიმიური ჟანგბადის ციკლი (ვ.ა. ვრონსკი, გ.ვ. ვოიტკევიჩი)

Ნახშირორჟანგი, გადადის ცოცხალი ნივთიერების წარმოქმნაში და წყლის ორთქლთან ერთად ქმნის ეგრეთ წოდებულ „სათბურის (სათბურის) ეფექტს“.

ნახშირბადი (ნახშირორჟანგი) - ატმოსფეროში მისი უმეტესი ნაწილი CO 2-ის სახითაა და გაცილებით ნაკლები - CH 4-ის სახით. ბიოსფეროში ნახშირბადის გეოქიმიური ისტორიის მნიშვნელობა ძალზე დიდია, რადგან ის ყველა ცოცხალი ორგანიზმის ნაწილია. ცოცხალ ორგანიზმებში ჭარბობს ნახშირბადის შემცირებული ფორმები, ბიოსფეროს გარემოში კი ოქსიდირებული ფორმები. ამრიგად, დადგენილია სასიცოცხლო ციკლის ქიმიური გაცვლა: CO 2 ↔ ცოცხალი მატერია.

ბიოსფეროში პირველადი ნახშირორჟანგის წყარო არის ვულკანური აქტივობა, რომელიც დაკავშირებულია მანტიის საერო დეგაზაციასთან და დედამიწის ქერქის ქვედა ჰორიზონტებთან. ამ ნახშირორჟანგის ნაწილი წარმოიქმნება უძველესი კირქვების თერმული დაშლის დროს სხვადასხვა მეტამორფულ ზონაში. CO 2-ის მიგრაცია ბიოსფეროში ხდება ორი გზით.

პირველი მეთოდი გამოიხატება CO 2-ის შეწოვაში ფოტოსინთეზის დროს ორგანული ნივთიერებების წარმოქმნით და შემდგომ დამარხვით ლითოსფეროში ხელსაყრელ შემცირების პირობებში ტორფის, ქვანახშირის, ნავთობისა და ნავთობის ფიქლის სახით. მეორე მეთოდის მიხედვით, ნახშირბადის მიგრაცია იწვევს ჰიდროსფეროში კარბონატული სისტემის შექმნას, სადაც CO 2 გადაიქცევა H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2. შემდეგ, კალციუმის (ნაკლებად ხშირად მაგნიუმის და რკინის) მონაწილეობით, კარბონატები დეპონირდება ბიოგენური და აბიოგენური გზებით. ჩნდება კირქვისა და დოლომიტის სქელი ფენები. ა.ბ. რონოვმა, ორგანული ნახშირბადის (Corg) და კარბონატული ნახშირბადის (Ccarb) თანაფარდობა ბიოსფეროს ისტორიაში იყო 1:4.

ნახშირბადის გლობალურ ციკლთან ერთად, ასევე არსებობს რამდენიმე მცირე ნახშირბადის ციკლი. ასე რომ, ხმელეთზე, მწვანე მცენარეები შთანთქავენ CO 2-ს დღის განმავლობაში ფოტოსინთეზის პროცესისთვის, ხოლო ღამით ათავისუფლებენ მას ატმოსფეროში. დედამიწის ზედაპირზე ცოცხალი ორგანიზმების დაღუპვით, ორგანული ნივთიერებების დაჟანგვა ხდება (მიკროორგანიზმების მონაწილეობით) ატმოსფეროში CO 2-ის გამოყოფით. ბოლო ათწლეულების განმავლობაში ნახშირბადის ციკლში განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს წიაღისეული საწვავის მასიურ წვას და მისი შემცველობის ზრდას თანამედროვე ატმოსფეროში.

ნახშირბადის ციკლი გეოგრაფიულ გარსში (ფ. რამადის მიხედვით, 1981 წ.)

არგონი- მესამე ყველაზე გავრცელებული ატმოსფერული გაზი, რომელიც მკვეთრად განასხვავებს მას უკიდურესად მწირად განაწილებული სხვა ინერტული აირებისგან. ამასთან, არგონი თავის გეოლოგიურ ისტორიაში იზიარებს ამ გაზების ბედს, რომლებიც ხასიათდება ორი მახასიათებლით:

1. ატმოსფეროში მათი დაგროვების შეუქცევადობა;
2. მჭიდრო კავშირი გარკვეული არასტაბილური იზოტოპების რადიოაქტიურ დაშლასთან.

ინერტული აირები დედამიწის ბიოსფეროში ციკლური ელემენტების უმეტესობის ციკლის მიღმაა.

ყველა ინერტული აირი შეიძლება დაიყოს პირველადი და რადიოგენური. პირველ რიგში შედის ის, რაც დედამიწამ დაიპყრო მისი ფორმირების პერიოდში. ისინი უკიდურესად იშვიათია. არგონის პირველადი ნაწილი წარმოდგენილია ძირითადად იზოტოპებით 36 Ar და 38 Ar, ხოლო ატმოსფერული არგონი მთლიანად შედგება 40 Ar-ის იზოტოპისგან (99,6%), რომელიც უდავოდ რადიოგენურია. კალიუმის შემცველ ქანებში რადიოგენური არგონის დაგროვება მოხდა და გრძელდება კალიუმ-40-ის დაშლის გამო ელექტრონის დაჭერით: 40 K + e → 40 Ar.

აქედან გამომდინარე, არგონის შემცველობა ქანებში განისაზღვრება მათი ასაკისა და კალიუმის რაოდენობით. ამ ზომით, ჰელიუმის კონცენტრაცია ქანებში არის მათი ასაკისა და თორიუმის და ურანის შემცველობის ფუნქცია. არგონი და ჰელიუმი ატმოსფეროში გამოიყოფა დედამიწის წიაღიდან ვულკანური ამოფრქვევის დროს, დედამიწის ქერქში არსებული ბზარების მეშვეობით გაზის ჭავლების სახით და ასევე ქანების გამოფიტვის დროს. P. Dimon-ისა და J. Culp-ის მიერ შესრულებული გამოთვლებით, თანამედროვე ეპოქაში ჰელიუმი და არგონი გროვდება დედამიწის ქერქში და შედარებით მცირე რაოდენობით ხვდება ატმოსფეროში. ამ რადიოგენური აირების შეღწევის სიჩქარე იმდენად დაბალია, რომ დედამიწის გეოლოგიური ისტორიის განმავლობაში მან ვერ უზრუნველყო მათი დაკვირვებული შემცველობა თანამედროვე ატმოსფეროში. მაშასადამე, რჩება ვივარაუდოთ, რომ ატმოსფეროში არგონის უმეტესი ნაწილი მოვიდა დედამიწის ნაწლავებიდან მისი განვითარების ადრეულ ეტაპზე და გაცილებით ნაკლები დაემატა შემდგომში ვულკანიზმის პროცესში და კალიუმის შემცველი ქანების გაფუჭების დროს.

ამრიგად, გეოლოგიურ დროში ჰელიუმსა და არგონს განსხვავებული მიგრაციის პროცესი ჰქონდა. ატმოსფეროში ძალიან ცოტა ჰელიუმია (დაახლოებით 5 * 10 -4%) და დედამიწის „ჰელიუმის სუნთქვა“ უფრო მსუბუქი იყო, რადგან ის, როგორც ყველაზე მსუბუქი გაზი, აორთქლდა კოსმოსში. და "არგონის სუნთქვა" მძიმე იყო და არგონი დარჩა ჩვენი პლანეტის საზღვრებში. პირველყოფილი კეთილშობილური აირების უმეტესობა, როგორიცაა ნეონი და ქსენონი, დაკავშირებული იყო პირველყოფილ ნეონთან, რომელიც დაიპყრო დედამიწამ მისი ფორმირების დროს, ისევე როგორც ატმოსფეროში მანტიის დეგაზირების დროს. კეთილშობილური აირების გეოქიმიის შესახებ მონაცემების მთელი კოლექცია მიუთითებს იმაზე, რომ დედამიწის პირველადი ატმოსფერო წარმოიშვა მისი განვითარების ადრეულ ეტაპზე.

ატმოსფერო შეიცავს წყლის ორთქლიდა წყალითხევად და მყარ მდგომარეობაში. ატმოსფეროში წყალი მნიშვნელოვანი სითბოს აკუმულატორია.

ატმოსფეროს ქვედა ფენებში დიდი რაოდენობითაა მინერალური და ტექნოგენური მტვერი და აეროზოლები, წვის პროდუქტები, მარილები, სპორები და მტვერი და ა.შ.

100-120 კმ სიმაღლემდე, ჰაერის სრული შერევის გამო, ატმოსფეროს შემადგენლობა ერთგვაროვანია. აზოტსა და ჟანგბადს შორის თანაფარდობა მუდმივია. ზევით ჭარბობს ინერტული აირები, წყალბადი და ა.შ. დედამიწიდან დაშორებით მისი შემცველობა მცირდება. აირების უფრო მაღალი თანაფარდობა იცვლება, მაგალითად, 200-800 კმ სიმაღლეზე ჟანგბადი ჭარბობს აზოტზე 10-100-ჯერ.