O efeito estufa na atmosfera do nosso planeta é causado pelo fato de que o fluxo de energia na faixa infravermelha do espectro, subindo da superfície da Terra, é absorvido pelas moléculas dos gases atmosféricos e irradiado de volta para lados diferentes Como resultado, metade da energia absorvida pelas moléculas dos gases de efeito estufa retorna à superfície da Terra, causando seu aquecimento. Deve-se notar que efeito estufa- é natural fenômeno atmosférico(Fig. 5). Se não existisse qualquer efeito de estufa na Terra, então a temperatura média no nosso planeta seria de cerca de -21°C, mas graças aos gases com efeito de estufa, é de +14°C. Portanto, em teoria, a actividade humana associada à libertação de gases com efeito de estufa na atmosfera terrestre deveria levar a um maior aquecimento do planeta. Principal gases de efeito estufa, em ordem de impacto estimado no balanço de calor da Terra, são vapor de água (36-70%), dióxido de carbono (9-26%), metano (4-9%), halocarbonos, óxido nítrico.

Arroz.

Usinas termelétricas a carvão, chaminés de fábricas, escapamentos de automóveis e outras fontes de poluição de origem humana emitem juntas cerca de 22 bilhões de toneladas na atmosfera. dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa por ano. A pecuária, o uso de fertilizantes, a combustão de carvão e outras fontes produzem cerca de 250 milhões de toneladas de metano por ano. Cerca de metade de todos os gases de efeito estufa emitidos pela humanidade permanecem na atmosfera. Cerca de três quartos de todas as emissões antropogénicas de gases com efeito de estufa nos últimos 20 anos são causadas pela utilização de petróleo, gás natural e carvão (Figura 6). Grande parte do restante é causada por mudanças na paisagem, principalmente pelo desmatamento.

Arroz.

vapor de água- o gás de efeito estufa mais importante da atualidade. No entanto, o vapor de água também está envolvido em muitos outros processos, o que torna o seu papel muito ambíguo em diferentes condições.

Em primeiro lugar, durante a evaporação da superfície da Terra e posterior condensação na atmosfera, até 40% de todo o calor que entra na atmosfera é transferido para as camadas inferiores da atmosfera (troposfera) devido à convecção. Assim, quando o vapor de água evapora, diminui ligeiramente a temperatura da superfície. Mas o calor liberado como resultado da condensação na atmosfera vai aquecê-la e, posteriormente, aquecer a própria superfície da Terra.

Mas após a condensação do vapor d'água, formam-se gotículas de água ou cristais de gelo, que participam intensamente dos processos de dispersão. luz solar, refletindo parte energia solar de volta ao espaço. As nuvens, que são apenas acúmulos dessas gotículas e cristais, aumentam a parcela da energia solar (albedo) refletida pela própria atmosfera de volta ao espaço (e então a precipitação das nuvens pode cair na forma de neve, aumentando o albedo da superfície ).

No entanto, o vapor de água, mesmo condensado em gotículas e cristais, ainda retém poderosas bandas de absorção na região infravermelha do espectro, o que significa que o papel das mesmas nuvens está longe de ser claro. Essa dualidade é especialmente perceptível nos seguintes casos extremos - quando o céu está coberto de nuvens em um clima ensolarado de verão, a temperatura da superfície diminui e, se o mesmo acontece em uma noite de inverno, pelo contrário, aumenta. O resultado final também é influenciado pela posição das nuvens - em baixas altitudes, nuvens espessas refletem muita energia solar, e o equilíbrio pode estar em nesse caso a favor do efeito anti-estufa, mas em grandes altitudes, nuvens cirros finas transmitem bastante energia solar para baixo, mas mesmo nuvens finas são um obstáculo quase intransponível para radiação infravermelha e, e aqui podemos falar do predomínio do efeito estufa.

Outra característica do vapor d'água - uma atmosfera úmida contribui até certo ponto para a ligação de outro gás de efeito estufa - o dióxido de carbono, e sua transferência pelas chuvas para a superfície da Terra, onde, como resultado de processos posteriores, pode ser consumido em a formação de carbonatos e minerais combustíveis.

A atividade humana tem um efeito direto muito fraco no conteúdo de vapor d'água na atmosfera - apenas devido ao aumento da área de terras irrigadas, às mudanças na área dos pântanos e ao trabalho de energia, que é insignificante contra o pano de fundo da evaporação de toda a superfície da água da Terra e da atividade vulcânica. Por causa disso, muitas vezes pouca atenção é dada a ele quando se considera o problema do efeito estufa.

Contudo, o efeito indireto no teor de vapor de água pode ser muito grande, devido à opinião entre o vapor de água atmosférico e o aquecimento causado por outros gases de efeito estufa, que é o que veremos agora.

Sabe-se que à medida que a temperatura aumenta, a evaporação do vapor d'água também aumenta, e a cada 10 °C o conteúdo possível de vapor d'água no ar quase dobra. Por exemplo, a 0 °C a pressão de vapor saturado é de cerca de 6 MB, a +10 °C - 12 MB, e a +20 °C - 23 MB.

Pode-se observar que o teor de vapor d'água depende fortemente da temperatura, e quando diminui por algum motivo, em primeiro lugar, o efeito estufa do próprio vapor d'água diminui (devido à diminuição do teor) e, em segundo lugar, ocorre a condensação do vapor d'água, o que, claro, inibe fortemente a diminuição da temperatura devido à liberação de calor de condensação, mas após a condensação, o reflexo da energia solar aumenta, tanto na própria atmosfera (espalhamento em gotículas e cristais de gelo) quanto na superfície (queda de neve) , o que reduz ainda mais a temperatura.

À medida que a temperatura aumenta, o conteúdo de vapor d'água na atmosfera aumenta, seu efeito estufa aumenta, o que intensifica o aumento inicial da temperatura. Em princípio, a nebulosidade também aumenta (mais vapor d'água entra em áreas relativamente frias), mas de forma extremamente fraca - segundo I. Mokhov, cerca de 0,4% por grau de aquecimento, o que não pode afetar muito o aumento da reflexão da energia solar.

Dióxido de carbono- o segundo maior contribuinte para o efeito estufa hoje, não congela quando a temperatura cai e continua a criar um efeito estufa mesmo no máximo baixas temperaturas, possível em condições terrestres. Provavelmente, foi precisamente graças ao acúmulo gradual de dióxido de carbono na atmosfera como resultado da atividade vulcânica que a Terra conseguiu sair do estado de poderosas glaciações (quando até o equador estava coberto por uma espessa camada de gelo), em que caiu no início e no final do Proterozóico.

O dióxido de carbono está envolvido em um poderoso ciclo do carbono no sistema litosfera-hidrosfera-atmosfera, e as mudanças no clima da Terra estão associadas principalmente a mudanças no equilíbrio de sua entrada e remoção da atmosfera.

Devido à solubilidade relativamente elevada do dióxido de carbono na água, o conteúdo de dióxido de carbono na hidrosfera (principalmente nos oceanos) equivale agora a 4x104 Gt (gigatoneladas) de carbono (daqui em diante, são fornecidos dados sobre CO2 em termos de carbono). , incluindo camadas profundas (Putvinsky, 1998). A atmosfera contém atualmente cerca de 7,5x102 Gt de carbono (Alekseev et al., 1999). O conteúdo de CO2 na atmosfera nem sempre era baixo - por exemplo, no Arqueano (cerca de 3,5 bilhões de anos atrás) a atmosfera consistia em quase 85-90% de dióxido de carbono, com significativamente pressão mais alta e temperatura (Sorokhtin, Ushakov, 1997). No entanto, o fornecimento de massas significativas de água à superfície terrestre em decorrência da desgaseificação do interior, bem como o surgimento da vida, garantiram a ligação de quase toda a atmosfera e de uma parte significativa do dióxido de carbono dissolvido na água na forma de carbonatos (cerca de 5,5x107 Gt de carbono estão armazenados na litosfera (relatório do IPCC, 2000)). Além disso, o dióxido de carbono começou a ser convertido pelos organismos vivos em várias formas minerais combustíveis. Além disso, o sequestro de parte do dióxido de carbono também ocorreu devido à acumulação de biomassa, cujas reservas totais de carbono são comparáveis ​​às da atmosfera e, tendo em conta o solo, são várias vezes superiores.

No entanto, estamos principalmente interessados ​​nos fluxos que fornecem dióxido de carbono para a atmosfera e o removem dela. A litosfera fornece agora um fluxo muito pequeno de dióxido de carbono que entra na atmosfera principalmente devido à actividade vulcânica - cerca de 0,1 Gt de carbono por ano (Putvinsky, 1998). Fluxos significativamente grandes são observados no oceano (junto com os organismos que vivem lá) - atmosfera, e na biota terrestre - sistemas atmosféricos. Cerca de 92 Gt de carbono entram anualmente no oceano vindo da atmosfera e 90 Gt retornam à atmosfera (Putvinsky, 1998). Assim, o oceano remove anualmente cerca de 2 Gt de carbono da atmosfera. Ao mesmo tempo, durante os processos de respiração e decomposição dos seres vivos terrestres mortos, cerca de 100 Gt de carbono por ano entram na atmosfera. Nos processos de fotossíntese, a vegetação terrestre também remove cerca de 100 Gt de carbono da atmosfera (Putvinsky, 1998). Como podemos perceber, o mecanismo de captação e retirada de carbono da atmosfera é bastante equilibrado, proporcionando fluxos aproximadamente iguais. A atividade humana moderna inclui neste mecanismo um fluxo adicional cada vez maior de carbono na atmosfera devido à combustão de combustíveis fósseis (petróleo, gás, carvão, etc.) - de acordo com dados, por exemplo, para o período 1989-99, uma média de cerca de 6,3 Gt por ano. Além disso, o fluxo de carbono para a atmosfera aumenta devido à desflorestação e à queima parcial de florestas - até 1,7 Gt por ano (relatório do IPCC, 2000), enquanto o aumento da biomassa que contribui para a absorção de CO2 é de apenas cerca de 0,2 Gt por ano. em vez de quase 2 Gt por ano. Mesmo tendo em conta a possibilidade de absorção de cerca de 2 Gt de carbono adicional pelo oceano, ainda permanece um fluxo adicional bastante significativo (actualmente cerca de 6 Gt por ano), aumentando o teor de dióxido de carbono na atmosfera. Além disso, a absorção de dióxido de carbono pelo oceano pode diminuir num futuro próximo, e até o processo inverso é possível - a liberação de dióxido de carbono do Oceano Mundial. Isto é devido a uma diminuição na solubilidade do dióxido de carbono com o aumento da temperatura da água - por exemplo, quando a temperatura da água aumenta de apenas 5 para 10 ° C, o coeficiente de solubilidade do dióxido de carbono diminui de aproximadamente 1,4 para 1,2.

Assim, o fluxo de dióxido de carbono na atmosfera causado por atividade econômica não é grande em comparação com alguns fluxos naturais, mas a sua falta de compensação leva à acumulação gradual de CO2 na atmosfera, o que destrói o equilíbrio de entrada e saída de CO2 que se desenvolveu ao longo de milhares de milhões de anos de evolução da Terra e da vida na Terra. isto.

Numerosos factos do passado geológico e histórico indicam uma ligação entre as alterações climáticas e as flutuações dos gases com efeito de estufa. No período de 4 a 3,5 mil milhões de anos atrás, o brilho do Sol era cerca de 30% menor do que é agora. No entanto, mesmo sob os raios do Sol jovem e “pálido”, a vida se desenvolveu na Terra e se formaram rochas sedimentares: segundo pelo menos Em parte da superfície terrestre a temperatura estava acima do ponto de congelamento da água. Alguns cientistas sugerem que naquela época a atmosfera da Terra continha 1.000 vezes mais eixos dióxido de carbono do que agora, e isso compensou a falta de energia solar, já que maior parte do calor emitido pela Terra permaneceu na atmosfera. O crescente efeito estufa pode ser uma das razões para o clima excepcionalmente quente no final da era Mesozóica (a era dos dinossauros). De acordo com uma análise de restos fósseis, a Terra naquela época era 10-15 graus mais quente do que é agora. Note-se que então, há 100 milhões de anos e antes, os continentes ocupavam uma posição diferente da nossa época, e a circulação oceânica também era diferente, pelo que a transferência de calor dos trópicos para as regiões polares poderia ser maior. No entanto, cálculos de Eric J. Barron, agora na Universidade da Pensilvânia, e de outros investigadores indicam que a geografia paleocontinental não poderia ser responsável por mais de metade do aquecimento mesozóico. O restante do aquecimento pode ser facilmente explicado pelo aumento dos níveis de dióxido de carbono. Esta suposição foi apresentada pela primeira vez pelos cientistas soviéticos A. B. Ronov, do Instituto Hidrológico do Estado, e M. I. Budyko, do Observatório Geofísico Principal. Os cálculos que apoiam esta proposta foram realizados por Eric Barron, Starley L. Thompson do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica (NCAR). A partir de um modelo geoquímico desenvolvido por Robert A. Berner e Antonio C. Lasaga da Universidade de Yale e pelo falecido Robert. Os campos no Texas se transformaram em desertos depois que uma seca durou algum tempo em 1983. Esta é a imagem, como mostram os cálculos modelos de computador, pode ser observado em muitos lugares se o resultado for aquecimento global A umidade do solo diminuirá nas regiões centrais dos continentes, onde se concentra a produção de grãos.

M. Garrels, da Universidade do Sul da Flórida, conclui-se que o dióxido de carbono poderia ser liberado sob condições excepcionalmente fortes. atividade vulcânica nas dorsais meso-oceânicas, onde o magma ascendente forma um novo fundo oceânico. Evidências diretas que apontam para uma ligação durante as glaciações entre os gases atmosféricos com efeito de estufa e o clima podem ser “extraídas” das bolhas de ar incluídas no gelo da Antártida, que se formaram em tempos antigos como resultado da compactação da neve que caía. Uma equipe de pesquisadores liderada por Claude Laurieux, do Laboratório de Glaciologia e Geofísica de Grenoble, estudou uma coluna de gelo de 2.000 m de comprimento (correspondente a um período de 160 mil anos) obtida por pesquisadores soviéticos na estação Vostok, na Antártica. A análise laboratorial dos gases contidos nesta coluna de gelo mostrou que na atmosfera antiga, as concentrações de dióxido de carbono e metano mudavam em conjunto e, mais importante, “no tempo” com as mudanças na temperatura média local (foi determinada pelo proporção das concentrações de isótopos de hidrogênio nas moléculas de água). Durante o último período interglacial, que durou 10 mil anos, e durante o período interglacial anterior (há 130 mil anos), que também durou 10 mil anos, a temperatura média nesta área foi 10 graus mais elevada do que durante as glaciações. (Em geral, a Terra estava 5° mais quente durante esses períodos.) Durante esses mesmos períodos, a atmosfera continha 25% mais dióxido de carbono e 100.070 mais metano do que durante as glaciações. Não está claro se a mudança nos gases de efeito estufa foi a causa e não o efeito mudanças climáticas ou vice-versa. Muito provavelmente, a causa das glaciações foram as mudanças na órbita da Terra e a dinâmica especial do avanço e recuo das geleiras; no entanto, estas flutuações climáticas podem ter sido amplificadas por alterações na biota e flutuações na circulação oceânica que influenciam o conteúdo de gases com efeito de estufa na atmosfera. Estão disponíveis dados ainda mais detalhados sobre as flutuações dos gases com efeito de estufa e as alterações climáticas relativos aos últimos 100 anos, durante os quais se registou um novo aumento de 25% nas concentrações de dióxido de carbono e de 100% no metano. "Registros" temperatura média no mundo nos últimos 100 anos foram estudados por duas equipes de pesquisadores lideradas por James E. Hansen, do Instituto Goddard pesquisa espacial Administração Nacional de Aeronáutica e Pesquisa espaço exterior e T. M. L. Wigley, do Departamento de Clima da Universidade de East Anglia.

A retenção de calor pela atmosfera é o principal componente do balanço energético da Terra (Fig. 8). Aproximadamente 30% da energia proveniente do Sol é refletida (à esquerda) pelas nuvens, partículas ou pela superfície da Terra; os 70% restantes são absorvidos. A energia absorvida é re-irradiada no infravermelho pela superfície do planeta.

Arroz.

Estes cientistas utilizaram dados de estações meteorológicas espalhadas por todos os continentes (a equipa da Divisão do Clima também incluiu medições no mar na análise). No entanto, em dois grupos eles aceitaram técnicas diferentes análise das observações e tendo em conta “distorções” associadas, por exemplo, ao facto de algumas estações meteorológicas “se deslocarem” para outro local ao longo de cem anos, e algumas localizadas em cidades fornecerem dados “contaminados” pela influência do calor gerado empresas industriais ou acumulada por dia por edifícios e pavimentos. Este último efeito, que leva ao surgimento de ilhas de calor, é muito perceptível nos países desenvolvidos, como os Estados Unidos. No entanto, mesmo que a correção calculada para os Estados Unidos (derivada por Thomas R. Carl do Centro Nacional de Dados Climáticos em Asheville, Carolina do Norte, e P. D. Jones da Universidade de East Anglia) seja estendida a todos os dados do globo, em ambas as entradas permanecerão “<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.

Troca de carbono entre a atmosfera e vários “reservatórios” da Terra (Fig. 9). Cada número indica, em bilhões de toneladas, a entrada ou saída de carbono (na forma de dióxido) por ano ou seu estoque no reservatório. Estes ciclos naturais, um em terra e outro no oceano, removem tanto dióxido de carbono da atmosfera quanto acrescentam, mas a actividade humana, como a desflorestação e a queima de combustíveis fósseis, provoca a queda dos níveis de carbono na atmosfera, aumenta anualmente em 3 mil milhões. toneladas. Dados retirados do trabalho de Bert Bohlin na Universidade de Estocolmo

Figura 9

Vamos supor que temos uma previsão razoável de como as emissões de dióxido de carbono irão mudar. Que mudanças neste caso ocorrerão com a concentração desse gás na atmosfera? O dióxido de carbono atmosférico é “consumido” pelas plantas, bem como pelos oceanos, onde é utilizado em processos químicos e biológicos. À medida que a concentração de dióxido de carbono atmosférico muda, a taxa de “consumo” deste gás provavelmente mudará. Em outras palavras, os processos que causam alterações no conteúdo de dióxido de carbono atmosférico devem incluir feedback. O dióxido de carbono é a “matéria-prima” para a fotossíntese nas plantas, pelo que o seu consumo pelas plantas provavelmente aumentará à medida que se acumula na atmosfera, o que irá abrandar esta acumulação. Da mesma forma, uma vez que o conteúdo de dióxido de carbono nas águas superficiais dos oceanos está aproximadamente em equilíbrio com o seu conteúdo na atmosfera, o aumento da absorção de dióxido de carbono pelas águas oceânicas irá retardar a sua acumulação na atmosfera. Pode acontecer, no entanto, que a acumulação de dióxido de carbono e outros gases com efeito de estufa na atmosfera desencadeie mecanismos de feedback positivo que aumentarão o efeito climático. Assim, as rápidas alterações climáticas podem levar ao desaparecimento de algumas florestas e outros ecossistemas, o que enfraquecerá a capacidade da biosfera de absorver dióxido de carbono. Além do mais, o aquecimento pode levar à rápida libertação de carbono armazenado na matéria orgânica morta do solo. Esse carbono, que é o dobro da quantidade encontrada na atmosfera, é continuamente convertido em dióxido de carbono e metano pelas bactérias do solo. O aquecimento pode acelerar o seu funcionamento, resultando no aumento da libertação de dióxido de carbono (dos solos secos) e metano (dos arrozais, aterros sanitários e zonas húmidas). Uma grande quantidade de metano também é armazenada em sedimentos na plataforma continental e abaixo da camada de permafrost no Ártico na forma de clatratos - redes moleculares que consistem em moléculas de metano e água. Apesar destas incertezas, muitos investigadores acreditam que a absorção de dióxido de carbono pelas plantas e pelos oceanos irá abrandar a acumulação deste gás na atmosfera - pelo menos nos próximos 50 a 100 anos. que da quantidade total de dióxido de carbono que entra na atmosfera, cerca de metade permanecerá lá. Daqui resulta que as concentrações de dióxido de carbono duplicarão dos níveis de 1900 (para 600 ppm) entre cerca de 2030 e 2080. No entanto, outros gases com efeito de estufa irão provavelmente acumular-se na atmosfera mais rapidamente.

Gases de efeito estufa- componentes gasosos da atmosfera de origem natural ou antropogênica que absorvem e reemitem radiação infravermelha.

Um aumento antropogénico na concentração de gases com efeito de estufa na atmosfera leva a um aumento das temperaturas da superfície e às alterações climáticas.
A lista de gases com efeito de estufa sujeitos a limitação ao abrigo da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Alterações Climáticas (1992) é definida no Apêndice A do Protocolo de Quioto (assinado em Quioto (Japão) em Dezembro de 1997 por 159 estados) e inclui dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4), óxido nitroso (N2O), perfluorocarbonos (PFCs), hidrofluorocarbonetos (HFCs) e hexafluoreto de enxofre (SF6).

vapor de água- o gás de efeito estufa mais difundido - está excluído desta consideração, uma vez que não existem dados sobre o aumento da sua concentração na atmosfera (ou seja, o perigo a ele associado não é visível).

Dióxido de carbono (dióxido de carbono) (CO2)- a fonte mais importante das alterações climáticas, responsável por cerca de 64% do aquecimento global.

As principais fontes de dióxido de carbono libertadas para a atmosfera são a produção, transporte, processamento e consumo de combustíveis fósseis (86%), desflorestação tropical e outras queimas de biomassa (12%), e restantes fontes (2%), como a produção de cimento e a oxidação do monóxido de carbono. Uma vez liberada, a molécula de dióxido de carbono circula pela atmosfera e pela biota e é finalmente absorvida por processos oceânicos ou por acumulação de longo prazo em reservas biológicas terrestres (isto é, absorvida pelas plantas). A quantidade de tempo em que aproximadamente 63% do gás é removido da atmosfera é chamada de período de residência efetivo. O período de residência efetivo estimado para o dióxido de carbono varia de 50 a 200 anos.
O metano (CH4) tem origem natural e antropogênica. Neste último caso, é formado a partir da produção de combustíveis, fermentação digestiva (por exemplo, na pecuária), cultivo de arroz, desmatamento (principalmente pela combustão de biomassa e quebra do excesso de matéria orgânica). Estima-se que o metano seja responsável por aproximadamente 20% do aquecimento global. As emissões de metano são uma fonte significativa de gases com efeito de estufa.

Óxido nitroso (N2O)- o terceiro gás com efeito de estufa mais importante no âmbito do Protocolo de Quioto. É liberado na produção e utilização de fertilizantes minerais, na indústria química, na agricultura, etc. É responsável por cerca de 6% do aquecimento global.

Perfluorocarbonos- PFCs (Perfluorocarbonetos - PFCs). As principais fontes de emissão desses gases são a produção de alumínio, eletrônicos e solventes. Durante a fundição de alumínio, as emissões de PFC ocorrem num arco eléctrico ou durante os chamados “efeitos anódicos”.

Hidrofluorocarbonetos (HFCs)- compostos de hidrocarbonetos nos quais os halogênios substituem parcialmente o hidrogênio. Os gases criados para substituir substâncias que destroem a camada de ozono têm PAG excepcionalmente elevados (140 11700).

Hexafluoreto de enxofre (SF6)- gás de efeito estufa utilizado como material isolante elétrico na indústria de energia elétrica. As emissões ocorrem durante sua produção e uso. Persiste na atmosfera por muito tempo e é um absorvedor ativo de radiação infravermelha. Portanto, este composto, mesmo com emissões relativamente pequenas, tem o potencial de influenciar o clima durante muito tempo no futuro.

Efeito estufa A emissão de gases diferentes pode ser reduzida a um denominador comum, expressando como 1 tonelada de um determinado gás produz um efeito maior do que 1 tonelada de CO2. Para o metano o fator de conversão é 21, para o óxido nitroso é 310 e para alguns gases fluorados é de vários milhares.

1. Aumentar a eficiência do uso de energia em sectores relevantes da economia nacional;
2. Proteção e melhoria da qualidade dos sumidouros e reservatórios de gases com efeito de estufa, tendo em conta as suas obrigações nos termos dos acordos ambientais internacionais relevantes; promover boas práticas florestais, florestação e reflorestação de forma sustentável;
3. Promoção de formas sustentáveis ​​de agricultura à luz das considerações sobre as alterações climáticas;
4. Promover a implementação, a investigação, o desenvolvimento e uma utilização mais ampla de energias novas e renováveis, de tecnologias de absorção de dióxido de carbono e de tecnologias inovadoras e amigas do ambiente;
5. Redução ou eliminação gradual de distorções de mercado, incentivos fiscais, isenções de impostos e taxas e subsídios que sejam contrários ao propósito da Convenção em todos os setores que produzem emissões de gases de efeito estufa, e a utilização de instrumentos baseados no mercado;
6. Incentivar reformas apropriadas em sectores relevantes para facilitar a implementação de políticas e medidas que limitem ou reduzam as emissões de gases com efeito de estufa;
7. Medidas para limitar e/ou reduzir as emissões de gases com efeito de estufa nos transportes;
Limitar e/ou reduzir as emissões de metano através da recuperação e utilização na eliminação de resíduos, bem como na produção, transporte e distribuição de energia.

Estas disposições do Protocolo são de natureza geral e proporcionam às Partes a oportunidade de selecionar e implementar de forma independente o conjunto de políticas e medidas que melhor se adaptam às circunstâncias e prioridades nacionais.
A principal fonte de emissões de gases com efeito de estufa na Rússia é o sector da energia, que é responsável por mais de 1/3 das emissões totais. O segundo lugar é ocupado pela extração de carvão, petróleo e gás (16%), o terceiro - indústria e construção (cerca de 13%).

Assim, a maior contribuição para a redução das emissões de gases com efeito de estufa na Rússia pode ser dada através da concretização do enorme potencial de poupança de energia. Atualmente, a intensidade energética da economia russa excede a média mundial em 2,3 vezes e a média dos países da UE em 3,2 vezes. O potencial de poupança de energia na Rússia é estimado em 39-47% do consumo atual de energia e recai principalmente sobre a produção de eletricidade, transmissão e distribuição de energia térmica, setores industriais e perdas improdutivas de energia em edifícios.

O material foi elaborado com base em informações de fontes abertas

As mudanças climáticas na Terra tornaram-se cada vez mais perceptíveis nas últimas décadas. Diante disso, as questões que são especialmente relevantes são: quais são as emissões de gases de efeito estufa na atmosfera, como reduzi-las e também quais são as perspectivas para o clima na Terra.

O que são gases de efeito estufa e o efeito estufa?

Muitas pessoas sabem como funciona uma estufa de jardim normal. Os raios solares passam pelas paredes e telhado transparentes, o que aquece o solo e aumenta a temperatura interna. As altas temperaturas no interior da estufa são mantidas devido à retenção de calor no interior da sala do jardim pelo material da estrutura.

Se este efeito é muito útil para uma estufa de jardim, uma vez que permite cultivar eficazmente vários tipos de plantas (por vezes nem mesmo destinadas às nossas latitudes), então para o globo um aumento de temperatura é extremamente perigoso.

Se falamos de alterações climáticas globais, então os chamados gases com efeito de estufa servem como obstáculos de retenção ao calor que emana da Terra. São substâncias que transmitem a radiação infravermelha do sol e ao mesmo tempo retêm o calor (a mesma radiação) refletido na superfície terrestre, o que leva ao aumento da temperatura da atmosfera próxima à Terra.

Tipos de gases de efeito estufa

Os gases de efeito estufa mais significativos incluem os seguintes compostos químicos:

Dióxido de carbono;
Óxido nitroso;
Metano;
Freons;
Vapor de água;
Outros gases (hidrofluorocarbonetos, perfluorocarbonetos, hexafluoreto de enxofre e assim por diante, mais de 30 tipos no total).

Obviamente, pela natureza de sua aparência, todas as substâncias químicas listadas acima podem ser divididas em dois grupos:

Gases de origem natural;
Substâncias antropogênicas.

Os primeiros são formados a partir de processos naturais terrestres, por exemplo, o vapor d'água, a origem dos últimos se deve às atividades do próprio homem.

Principais fontes de gases de efeito estufa

Existem muitas fontes de gases de efeito estufa. Todos os especialistas nesta área colocam claramente os processos de processamento e consumo de combustíveis fósseis em primeiro lugar. Este tipo de poluição atmosférica, proveniente de diversas fontes, é responsável por 82 a 88 por cento de todos os gases com efeito de estufa.

Esta categoria inclui a maioria das empresas industriais cujo ciclo de produção envolve o aquecimento de um ou outro tipo de matéria-prima. Além disso, não devemos esquecer os transportes, em cujos motores são queimadas gasolina e gasóleo, o que leva ao aparecimento de uma quantidade significativa de gases de escape.

Em segundo lugar está a queima de biomassa, proveniente do desmatamento, principalmente dos tropicais. Este processo está intimamente relacionado com a formação de quantidades significativas de dióxido de carbono. Este tipo de poluição atmosférica é responsável por 10 a 12 por cento de todos os gases com efeito de estufa.

O surgimento de outras fontes de gases de efeito estufa está principalmente associado ao funcionamento das empresas industriais: a produção de metais, cimento, materiais poliméricos e assim por diante. Juntas, todas essas indústrias emitem cerca de 2% de toda a poluição.

Protocolo de Quioto

O Protocolo de Quioto é um acordo adicional à Convenção da ONU, adoptado em 1997 na cidade de Quioto (Japão), obrigando todos os países com economias em transição a reduzir ou pelo menos estabilizar as emissões de gases com efeito de estufa na atmosfera.

De acordo com as disposições do Protocolo de Quioto, em vigor até ao início de 2020, todos os países da UE devem reduzir colectivamente as emissões de gases com efeito de estufa em pelo menos 8 por cento, os EUA - 7%, o Japão - 6%, a Rússia e a Ucrânia foram obrigadas a estabilizar produção industrial e evitar um aumento das emissões nocivas.

Maneiras de reduzir as emissões de gases de efeito estufa

O Protocolo de Quioto mencionado acima define as principais direções para reduzir a poluição da atmosfera terrestre. A principal forma de reduzir a produção de gases de efeito estufa é modernizar e aumentar a eficiência da produção industrial.

Em segundo lugar, o acordo obriga todos os países que o assinaram a melhorar a qualidade do armazenamento e armazenamento de gases com efeito de estufa, a aumentar o volume da silvicultura e a estimular a reflorestação.

Em terceiro lugar, todos os Estados participantes na assinatura são obrigados a estimular qualquer investigação no domínio das fontes de energia renováveis ​​e das tecnologias de absorção de dióxido de carbono. À luz desta situação, todas as tecnologias de poupança de energia são de particular relevância.

Os Estados são obrigados a conceder benefícios e concessões fiscais aos contribuintes industriais que estão a fazer activamente a transição para tecnologias amigas do ambiente, estimulando a reflorestação, e assim por diante.

Em quarto lugar, devem ser tomadas as medidas necessárias para limitar as emissões de dióxido de carbono nos transportes: estimular a produção e o consumo de veículos eléctricos, mudar para o combustível a gás (mais amigo do ambiente).

É claro que o Protocolo de Quioto, com as suas disposições, obriga, na verdade, muitos Estados a reconstruir as actividades das suas próprias indústrias. Mas, no entanto, não devemos esquecer que cada um de nós pode dar o seu contributo para esta importante questão. Abaixo estão recomendações gerais destinadas a reduzir as emissões de gases de efeito estufa:

Manter o veículo em boas condições técnicas;
Se possível, opte pelo transporte público;
Sempre desconecte o plugue de todos os aparelhos elétricos que não devam funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana;
Utilizar tecnologias de poupança de energia;
Esforçar-se para conseguir uma redução no consumo de água;
Comece a cultivar seus próprios alimentos ou escolha produtores locais.

Um gás de efeito estufa é uma mistura de diversos gases atmosféricos transparentes que praticamente não transmitem a radiação térmica da Terra. Um aumento na sua concentração leva a alterações climáticas globais e irreversíveis. Existem vários tipos dos principais gases de efeito estufa. A concentração de cada um deles na atmosfera afeta o efeito térmico à sua maneira.

Tipos principais

Existem vários tipos de substâncias gasosas que estão entre os gases de efeito estufa mais significativos:

• vapor de água;
• dióxido de carbono;
• óxido nitroso;
• metano;
• freons;
• PFCs (perfluorocarbonos);
• HFCs (hidrofluorocarbonetos);
• SF6 (hexafluoreto de enxofre).

Cerca de 30 que levam ao efeito estufa foram identificados. As substâncias influenciam os processos térmicos da Terra dependendo da quantidade e força da influência em uma molécula. Com base na natureza de sua ocorrência na atmosfera, os gases de efeito estufa são divididos em naturais e antropogênicos.

vapor de água

Um gás de efeito estufa comum é que sua quantidade na atmosfera terrestre excede a concentração de dióxido de carbono. O vapor d'água tem origem natural: fatores externos não são capazes de influenciar seu aumento no meio ambiente. A temperatura dos oceanos e do ar do mundo regula o número de moléculas de evaporação da água.

Uma característica importante das propriedades do vapor d'água é sua relação inversa positiva com o dióxido de carbono. Foi estabelecido que o efeito estufa causado pela emissão é aproximadamente duplicado devido aos efeitos das moléculas de evaporação da água.

Assim, o vapor de água como gás de efeito estufa é um poderoso catalisador para o aquecimento antropogênico do clima. Sua influência nos processos de efeito estufa deve ser considerada apenas em conjunto com as propriedades de uma ligação positiva com o dióxido de carbono. O vapor d'água em si não leva a tais mudanças globais.

Dióxido de carbono

Ocupa um lugar de liderança entre os gases de efeito estufa de origem antropogênica. Foi estabelecido que cerca de 65% do aquecimento global está associado ao aumento das emissões de dióxido de carbono na atmosfera terrestre. O principal factor no aumento da concentração de gás é, obviamente, a produção humana e a actividade técnica.

A combustão de combustíveis ocupa o primeiro lugar (86% do total de emissões de dióxido de carbono) entre as fontes de dióxido de carbono liberadas na atmosfera. Outras razões incluem a queima de massa biológica – principalmente florestas – e emissões industriais.

O dióxido de carbono, gás com efeito de estufa, é o motor mais eficaz do aquecimento global. Depois de entrar na atmosfera, o dióxido de carbono percorre um longo caminho através de todas as suas camadas. O tempo que leva para remover 65% do dióxido de carbono do envelope de ar é chamado de período de residência efetivo. Os gases de efeito estufa na atmosfera na forma de dióxido de carbono persistem por 50-200 anos. É a longa duração da presença de dióxido de carbono no meio ambiente que desempenha um papel significativo nos processos de efeito estufa.

Metano

Entra na atmosfera por meios naturais e antropogênicos. Apesar de a sua concentração ser muito inferior à do dióxido de carbono, o metano atua como um gás de efeito estufa mais significativo. Estima-se que 1 molécula de metano seja 25 vezes mais forte no efeito estufa do que uma molécula de dióxido de carbono.

Atualmente, a atmosfera contém cerca de 20% de metano (de 100% de gases de efeito estufa). O metano entra no ar artificialmente devido às emissões industriais. O mecanismo natural de formação de gases é considerado a decomposição excessiva de substâncias orgânicas e a combustão excessiva de biomassa florestal.

Óxido nítrico (I)

O óxido nitroso é considerado o terceiro gás de efeito estufa mais importante. Esta é uma substância que tem um efeito negativo na camada de ozônio. Foi estabelecido que cerca de 6% do efeito estufa vem do óxido nítrico monovalente. O composto é 250 vezes mais forte que o dióxido de carbono.

O monóxido de dinitrogênio ocorre naturalmente na atmosfera da Terra. Tem uma relação positiva com a camada de ozônio: quanto maior a concentração do óxido, maior o grau de destruição. Por um lado, a redução do ozono reduz o efeito de estufa. Ao mesmo tempo, a radiação radioativa é muito mais perigosa para o planeta. O papel do ozono no aquecimento global está a ser estudado e os especialistas estão divididos sobre este assunto.

PFC e HFC

Hidrocarbonetos com substituição parcial de flúor na estrutura da molécula são gases de efeito estufa de origem antropogênica. O impacto total dessas substâncias no aquecimento global é de cerca de 6%.

Os PFCs são liberados na atmosfera pela produção de alumínio, equipamentos elétricos e diversos solventes. HFCs são compostos nos quais o hidrogênio é parcialmente substituído por halogênios. Eles são usados ​​na produção e em aerossóis para substituir substâncias que destroem a camada de ozônio. Eles têm um alto potencial de aquecimento global, mas são mais seguros para a atmosfera terrestre.

Hexafluoreto de enxofre

Utilizado como agente isolante na indústria de energia elétrica. O composto tende a persistir por muito tempo nas camadas da atmosfera, o que causa absorção extensa e prolongada dos raios infravermelhos. Mesmo uma pequena quantidade terá um impacto significativo no clima no futuro.

Efeito estufa

O processo pode ser observado não apenas na Terra, mas também na vizinha Vênus. Atualmente, sua atmosfera consiste inteiramente de dióxido de carbono, o que levou a um aumento nas temperaturas da superfície para 475 graus. Os especialistas estão confiantes de que os oceanos ajudaram a Terra a evitar o mesmo destino: ao absorver parcialmente o dióxido de carbono, ajudam a removê-lo do ar circundante.

As emissões de gases de efeito estufa na atmosfera bloqueiam os raios de calor, causando o aumento da temperatura da Terra. O aquecimento global está repleto de graves consequências na forma de aumento da área do Oceano Mundial, aumento de desastres naturais e precipitação. A existência de espécies em zonas costeiras e ilhas está a ficar ameaçada.

Em 1997, a ONU adotou o Protocolo de Quioto, que foi criado para controlar a quantidade de emissões no território de cada estado. Os ambientalistas estão confiantes de que já não será possível resolver completamente o problema do aquecimento global, mas continua a ser possível mitigar significativamente os processos em curso.

Métodos de limitação

As emissões de gases com efeito de estufa podem ser reduzidas seguindo várias regras:

• eliminar o uso ineficiente de eletricidade;
• aumentar a eficiência dos recursos naturais;
• aumentar o número de florestas, prevenir incêndios florestais em tempo hábil;
• usar tecnologias ecologicamente corretas na produção;
• introduzir o uso de fontes de energia renováveis ​​ou sem carbono.

Os gases de efeito estufa na Rússia são emitidos devido à extensa geração de energia, mineração e desenvolvimento industrial.

A principal tarefa da ciência é a invenção e implementação de combustíveis ecológicos, o desenvolvimento de uma nova abordagem para o processamento de resíduos. A reforma gradual dos padrões de produção, o controle rigoroso da esfera técnica e a atitude cuidadosa de todos em relação ao meio ambiente podem reduzir significativamente. O aquecimento global não pode mais ser evitado, mas o processo ainda é controlável.

Um dos principais gases de efeito estufa é o dióxido de carbono - dióxido de carbono (CO2). Até recentemente, o seu papel era sobrevalorizado; até metade da contribuição total para o efeito de estufa lhe era atribuída. No entanto, chegámos agora à conclusão de que esta estimativa foi sobrestimada.

Está comprovado instrumentalmente que nas últimas décadas o acúmulo anual de CO 2 na atmosfera é de 0,4%. Desde o início do século XX. o nível de CO 2 na atmosfera aumentou 31%. Este valor é essencial para aumentar a temperatura. De acordo com o cenário mais optimista, a temperatura aumentará no próximo século em 1,5-2°C, e no cenário mais pessimista - em quase 6°C.

Todos os anos, 6 mil milhões de toneladas de dióxido de carbono entram na atmosfera a partir de fontes antropogénicas, das quais 3 mil milhões de toneladas são absorvidas pela vegetação nos processos de fotossíntese, e os restantes 3 mil milhões de toneladas são acumulados. A quantidade total de acumulação devido a falha humana nos últimos 100 anos ascendeu a cerca de 170 mil milhões de toneladas. Os dados fornecidos devem ser considerados em comparação com os 190 mil milhões de toneladas de dióxido de carbono que entram na atmosfera anualmente como resultado de processos naturais. De acordo com estimativas de vários cientistas russos, a contribuição das atividades antropogénicas para o aquecimento global é de apenas 10-15%, e o restante deve-se aos ciclos naturais globais. Portanto, é pouco provável que os esforços humanos para reduzir as emissões de gases com efeito de estufa abrandem significativamente o aquecimento que se aproxima.

Um aumento na concentração de CO 2 não significa a morte da biosfera. Há milhões de anos, durante o período Carbonífero, a concentração de CO 2 era 10 vezes maior do que agora. Durante esse período, a vegetação desenvolveu-se descontroladamente, as árvores atingiram grandes tamanhos. Mas as condições eram desfavoráveis ​​para a população humana. O nível máximo máximo de conteúdo de CO2 na atmosfera para humanos não foi estabelecido.

Existem diferentes hipóteses sobre as razões do acúmulo de CO 2 na atmosfera. De acordo com o primeiro ponto de vista mais comum, o dióxido de carbono se acumula na atmosfera como produto da combustão de combustíveis orgânicos. A segunda hipótese considera que a principal razão para o aumento do teor de CO 2 é a disfunção das comunidades microbianas nos solos da Sibéria e de parte da América do Norte. Independentemente da escolha da hipótese, a acumulação de dióxido de carbono ocorre numa escala cada vez maior.

Os gases com efeito de estufa, como o metano, os óxidos de azoto e o vapor de água, têm um grande impacto no clima.

Subestimado até recentemente papel do metano(SN 4). Está ativamente envolvido no efeito estufa. Além disso, atingindo uma altura de 15 a 20 km, o metano, sob a influência da luz solar, se decompõe em hidrogênio e carbono, que, quando combinados com o oxigênio, formam dióxido de carbono. Isso aumenta ainda mais o efeito estufa.

Na natureza, o CH 4 é formado em pântanos durante a decomposição da matéria orgânica; também é chamado de gás de pântano; O metano também ocorre em extensos manguezais em áreas tropicais. Ocorre um aumento na concentração de CH 4 no mundo devido à destruição da biota. Além disso, entra na atmosfera a partir de falhas tectônicas em terra e no fundo do oceano.

As emissões antropogénicas de metano estão associadas à exploração e extracção de recursos minerais, à combustão de combustíveis minerais em centrais térmicas e de combustíveis orgânicos em motores de combustão interna de veículos, e à sua libertação em explorações pecuárias. A utilização de fertilizantes azotados, o cultivo de arroz, o despejo de resíduos municipais, as fugas e a combustão incompleta de gás natural também conduzem ao aumento das emissões de metano e óxidos de azoto, que são potentes gases com efeito de estufa. O teor de CH 4 na atmosfera, segundo dados instrumentais, aumenta 1% ao ano. Nos últimos 100 anos, o crescimento foi de 145%.

Óxidos de nitrogênio acumulam-se na atmosfera por ano dentro de 0,2%, e a acumulação total durante o período de intenso desenvolvimento industrial foi de cerca de 15%. O aumento do teor de óxidos de nitrogênio é causado pelas atividades agrícolas e pela destruição massiva de florestas.

O rápido aquecimento do clima na Terra leva a uma aceleração do ciclo da água na natureza, ao aumento da evaporação das superfícies da água, o que contribui para a acumulação vapor de água na atmosfera e intensificando o efeito estufa. Segundo alguns cientistas, cerca de 60% do efeito estufa é causado pelo vapor d'água. Quanto mais houver na troposfera, mais forte será o efeito estufa, e sua concentração, por sua vez, depende das temperaturas da superfície e da área da superfície da água.