Биосфера Земли в процессе синтеза поглощает углекислый газ. А углерод хранится в стволах деревьев, в почве, перегное, листве и др. Оценено, что во всей биосфере содержится около 835 Гт углерода. 90%его сосредоточено в лесах.

Однако основным источником углерода является океан. В водах Мирового океана хранятся излишки углекислого газа техногенного происхождения. Незначительная часть углерода, около 600-750 Гт, содержится в верхнем слое толщиной 75 м, который всегда хорошо перемешан. Этот слой называется деятельным океаном. Основная же часть углерода Мирового океана, которая примерно в 50 раз превышает количество углерода в атмосфере, содержится в глубинном океане, ниже 75 м. Эта часть океанической воды плохо перемешивается. Углерод содержится и в почве. Его там примерно 1-3 тыс. Гт. Основным источником его является торф.

Скорость обмена углекислым газом между атмосферой, биосферой и океаном зависит от климатических условий. Так, из холодной воды деятельного слоя океана углекислый газ улетучивается неохотно. Он более эффективно переходит из атмосферы в эту холодную воду. Поэтому в северных широтах преобладает поток углекислого газа из атмосферы в воды Мирового океана, а южных – из океана в атмосферу. Это в том случае, если поверхностный слой воды чистый. Если же он сверху покрыт пленкой нефти, то это

существенно затруднит выход углекислого газа из воды.

4

Все эти данные надо знать для того, чтобы реалистично оценить последствия увеличения углекислого газа в атмосфере, которое вызвано деятельностью человека. По оценкам ученых оказалось, что наиболее опасны увеличения углекислого газа в атмосфере в 2-3 раза. Если же это содержание увеличивается еще больше, то последствия не ухудшаются. Происходит что-то вроде насыщения. Собственно опасаются именно чрезмерного нагрева атмосферы за счет роста концентрации углекислого газа. В других отношениях увеличение количества углекислого газа как для человека, так и для всей биосферы не представляет никакой опасности. Более того, с точки зрения ускорения роста растений увеличение углекислого газа даже выгодно, поскольку рост интенсифицируется. Расчеты показывают, что наибольший эффект от роста концентрации углекислого газа будет проявляться в высоких широтах , где температура может увеличится на 8-10 градусов по Цельсию. Но это повышение температуры определяется не только прямым увеличением концентрации углекислого газа. Здесь большую роль играет увеличение испарения, в результате в атмосфере увеличивается количество водяного пара. А водяной пар, как и углекислый газ, обладает свойством создавать парниковый эффект.

Так или иначе увеличение концентрации углекислого газа приведет к изменению температуры. Изменится режим осадков и испарения. Произойдет потепление климата. В результате снеговая линия будет отступать, ледники будут таять. Возникнет нестабильность ледяного покрова. Далее кардинально нарушится нормальная циркуляция атмосферы и океана. В одних районах будут часто проноситься смерчи, а другие будут охвачены засухами. Существенно то, что при потеплении климата потеплеет и океан. Значит, увеличится поток углекислого газа из океана вы атмосферу. А это усилит парниковый эффект. Если растают континентальные льды, неизбежно повысится уровень Мирового океана. Последствия этого очевидны – будут затоплены сотни портов, низменных плодородных земель и т.п.

Проблема углекислого газа не единственная. Фреоны также способны создавать парниковый эффект. Они поступают в атмосферу в процессе их применения в различных промышленных и бытовых установках, таких как рефрижераторы, холодильники, кондиционеры и т.п. они выбрасываются в атмосферу и при использовании различных товаров широкого потребления. Это различные аэрозольные парфюмерные и косметические товары, инсектицидные препараты, лаки, краски и т.п. примерно 85-87% всех произведенных фреонов попадает в атмосферу. Поскольку фреоны в атмосфере живут десятки лет, они там накапливаются. Это и создает опасность.

Фреоны опасны прежде всего тем, что в химических реакциях разрушают молекулы

5

озона, а значит и озонный слой. Последствия этого очевидны, поскольку озонный слой защищает биосферу и всех нас в том числе от губительного действия ультрафиолетового излучения Солнца.

Способность поглощать инфракрасное излучение у фреонов в несколько раз больше, чем у углекислого газа, если бы их концентрация была такой же, как концентрация углекислого газа, то последствия от создаваемого ими парникового эффекта были бы катастрофическими. В настоящее время концентрация фреонов недостаточна для создания такой катастрофы, но она ощутима в смысле разрушения озонного слоя.

В принципе надо рассматривать действие малых составляющих атмосферы не по отдельности, а совокупно, всех вместе и одновременно. Ведь некоторые из них не повышают температуру атмосферы, а, наоборот компенсируют влияние других малых составляющих. Прежде всего надо рассматривать азотный цикл в атмосфере, который функционирует в результате сжигания топлива, ядерных взрывов, а также внесения азотных удобрений и др. В этих процессах образуются азотные соединения, которые играют очень важную роль в фотохимии озона, а также в поглощении коротковолнового солнечного излучения. Необходимо анализировать и сернистый цикл. Речь идет главным образом о двуокиси серы, которую человек выбрасывает в атмосферу в результате различных технологических процессов. При этом сера окисляется и в конце концов переходит в аэрозоль. Серная кислота, которая образуется при соединении двуокиси серы с водой, попадает в облака. С осадками она переносится в почву и окисляет ее. Попадает она и водоемы со всеми отсюда вытекающими последствиями.

В настоящее время над городами и городскими районами содержится в среднем не менее 100 мг аэрозоля в каждом кубическом метре воздуха. За пределами городских зон аэрозоля примерно в 5 раз меньше. Аэрозоль оказывает влияние на биосферу и здоровье людей.

Большое количество серы попадает в атмосферу в результате сжигания топлива. И в скором будущем количество серы за счет сжигания топлива в 10 и более раз превысит то, которое обязано своим образованием извержениям самых мощных вулканов.

Поскольку мелкодисперсный аэрозоль рассеивает коротковолновое солнечное излучение, а значит, уменьшает солнечную энергию, приходящую к Земле и к тропосфере, то тем самым он работает на похолодание климата, поскольку атмосфера при этом должна охлаждаться. Но частицы аэрозоля не только рассеивают коротковолновое солнечное излучение, но и поглощают его. А при поглощении энергия солнечного излучения идет на нагрев атмосферы. Поэтому очень важно оценить, что больше, что меньше, то есть какова роль поглощения.

6

Говоря о влиянии деятельности человека на климат, мы должны учитывать и то, что человек меняет поверхность Земли. При этом меняется отражательная особенность отражательной поверхности. Уменьшение площадей леса меняет в корне биохимический, водяной и энергетический циклы. Результат оголения поверхности от леса в конце концов приводит к осушению атмосферы. Важно не только то, что в результате вырубки и выжигания лесов увеличивается отражательная способность поверхности. Важно и другое – при этом параметр шероховатой поверхности уменьшается с 14,9 до 3 см. В результате поверхностное торможение изменится, угол отклонения ветра от изобар уменьшится. Значит, изменится атмосферное давление, изменятся вертикальные потоки и, в конце концов, изменится циркуляция атмосферы в целом.