Чим загрожує людству парниковий ефект? (стр. 2 из 3)
Однак дослідження зростання питомих приростів температури земної поверхні з позицій теорії зворотного зв'язку призвели до зовсім іншої інтерпретації цього феномену.
В середині 70-х років минулого століття чл.-кор. АН СРСР М. І. Будико показав, що існуючій в той час кількості С02 в атмосфері, яка складала 0,032%, відповідає вкрай нестабільне положення межі полярного льодового покриву. Навіть незначне зменшення цієї кількості викличе різке обледеніння. В той же час зростання вмісту С02 до 0,042% призведе до релаксаційного танення всіх льодовиків з підвищенням рівня Світового океану майже на 70 м.
У зазначених дослідженнях було вперше враховано самопідсилення парникового ефекту, спричинене його впливом на альбедо Землі. Механізм цього самопідсилення полягає в наступному. Уявімо, що вміст СО2 в атмосфері дещо зріс. Це викличе відповідне зростання середньої температури земної поверхні. В результаті дещо зменшиться площа льодового покриву, що спричинить зменшення відбиття сонячної радіації і, як наслідок, накопичення додаткової енергії в атмосфері, яка, в свою чергу, підвищить середню температуру. Якщо, навпаки, вміст вуглекислоти в атмосфері зменшиться, то за тією ж схемою знизиться середня температура, зросте альбедо Землі, що викличе додаткове зниження цієї температури.
Відомо, що коли наслідки деякого процесу впливають на самий характер його протікання, то такий вплив зветься зворотним зв'язком (33). Якщо дія 33 спонукає підсиленню наслідків процесу, то зворотний зв'язок звуть додатним (ДЗЗ), а викликане ним підсилення - регенеративним. Якщо ж дія 33 гальмує процес, то зворотний зв'язок зветься від'ємним.
Очевидно, що розглянутий вище зворотний вплив альбедо Землі на температуру її екосистеми внаслідок зміни вмісту С02 в атмосфері відповідає наведеному визначенню ДЗЗ. На жаль, і досі при моделюванні клімату Землі, крім впливу альбедо, не враховується наявність ще двох суттєвіших факторів регенеративного підсилення парникового ефекту.
Перший з них пов'язаний з тим, що найактивнішим парниковим газом є водяна пара, яка поглинає майже в усьому спектрі інфрачервоного випромінювання, а відкриті водойми займають більш як 70% поверхні Землі. Внаслідок цього зростання середньої температури, викликане накопиченням додаткової кількості парникових газів в атмосфері, самопідсилюються завдяки зростанню вмісту в ній водяної пари за рахунок збільшення випаровування з відкритих водойм.
Другий і найвагоміший фактор зумовлений тим, що майже весь вуглекислий газ на Землі знаходиться в розчиненому стані у воді Світового океану, де його міститься в 55 разів більше, ніж в атмосфері. Якщо в атмосфері абсолютна кількість СО2 становить близько 2,5 трлн. т, то в океані його більш як 135 трлн. т. Розчинність усіх газів у воді тим менша, чим вища її температура. Тому безперервне зростання середньої температури внаслідок надлишкового накопичення парникових газів в атмосфері перетворило Світовий океан в могутнє і дуже небезпечне джерело вторинної емісії вуглекислого газу.
Зараз щорічні сумарні викиди всіх парникових газів у вуглекислотному еквіваленті наблизилися до 25 млрд. т, що становить приблизно 1% загального вмісту СО2 в атмосфері. Не викликає сумнівів, що при збереженні такого стану речей вже в недалекому майбутньому щорічні вторинні викиди у вуглекислотному еквіваленті, спричинені зменшенням альбедо Землі, зростанням випаровування води і вторинною емісією СО2 із Світового океану, зрівняються з первинними викидами і перевищать їх. Що станеться в цьому випадку? На жаль, таке запитання не постає перед кліматологами. Інакше вони вже давно втратили б сон і забили б на сполох. Бо відбудеться вже нічим непоправна катастрофа.
При досягненні зазначеного стану вторинні викиди набудуть здатності відтворювати самих себе, оскільки вони стануть більшими тих первинних, які їх породили. Така ситуація має, зокрема, місце у ядерних боєзарядах при досягненні в них надкритичної маси, за якої первинні нейтрони породжують шляхом поділу ядер таку кількість ефективних вторинних, що увесь процес поділу ядер починає сам себе підтримувати. Це означає, що і в атмосферних парникових газів теж є критична маса, перевищення якої призведе до біфуркаційного переходу екосистеми Землі в ланцюговий стан саморозігріву за рахунок все зростаючого накопичення енергії сонячної радіації з тенденцією до необмеженого зростання температури і такими катастрофічними змінами клімату нашої планети, за яких про подальше існування чогось живого не може бути й мови.
Наочне уявлення про можливості парникового ефекту дає приклад Венери. Якби на цій планеті була відсутня надкритична вуглекислотна атмосфера, температура на її екваторі в полудень становила би +70 °С. Завдяки наявності вказаної атмосфери температура на всій поверхні Венери, спричинена парниковим ефектом, перебуває в межах 430...470 °С. Тиск досягає 100 атм.
Після того, як внаслідок саморозігріву екосистеми Землі відбудеться повне танення всіх льодовиків і практично повна емісія вуглекислого газу із Світового океану, цей процес не припиниться, а лише перейде в пароводяну фазу, яка завершиться після повного випаровування всієї поверхневої води, завдяки чому тиск становитиме 300 атм, а температура перевищить 500 °С. Хоча все подальше вже малоцікаве, треба зазначити, що внаслідок супутніх процесів Земля поступово втратить всю воду і перетвориться на мертву пустелю, подібну до Марса.
Декілька років тому на великомасштабних фотознімках поверхні Марса виявлені зображення залишків пірамід і ще якихось штучних споруд. Раніше було відомо, що свого часу на Марсі існували величні водойми, в яких вирувало бурхливе життя, а його суходоли вкривала буйна рослинність. То куди ж поділися марсіанські будівельники разом з усією флорою і фауною? Мабуть і вони, коли стало теплішати, замість того, щоб схаменутися, розпочали аукціонний розпродаж клімату своєї планети за квотами. За це Природа шляхом високотемпературної стерилізації не залишила після марсіанських комерсантів навіть бактерій.
Зазначене вище зростання питомих приростів середньої температури - наслідок не якоїсь невідомої міфічної причини, а регенеративного підсилення парникового ефекту за рахунок відомих факторів. Помітність цього підсилення свідчить про те, що зараз ми стрімко наближаємося до біфуркації переходу екосистеми Землі в стан саморозігріву. І якщо не схаменемося ще сьогодні, завтра буде вже пізно назавжди. Бо постанемо, нарешті, саме перед тим Страшним судом, про який були завчасно попереджені у Новому Завіті.
3. Ще дещо про парниковий ефект
Парниковий ефект одержав свою назву тому, що він проявляється в парниках. Сонячне світло проникає крізь прозорі дах, стінки парника всередину і поглинається у приміщенні. У результаті світлова енергія переходить у теплову, земля в теплиці нагрівається і виділяє теплоту у вигляді інфрачервоного (теплового) випромінювання. На відміну від сонячного світла воно не проникає крізь оболонку теплиці назовні, а залишається в ній. Внаслідок цього підвищується температура (мал. 2, а).
У глобальному масштабі вуглекислий газ відіграє ту саму роль, що й оболонка теплиці. Світлова енергія пронизує атмосферу, досягає поверхні Землі, поглинається нею, перетворюється на теплову енергію і виділяється у вигляді інфрачервоного випромінювання. Але вуглекислий газ, на відміну від деяких природних компонентів атмосфери, його поглинає, нагрівається сам і у свою чергу нагріває атмосферу в цілому. Чим вища концентрація вуглекислого газу в атмосфері, тим більше теплоти буде поглинуто і тим вищою буде температура атмосфери (мал. 2, б).
Звичні для нас температура та й клімат загалом забезпечуються концентрацією вуглекислого газу в атмосфері на рівні 0,03 %. Якщо в результаті спалювання карбоновмісних енергоносіїв ця концентрація збільшується, то цим самим створюється тенденція до потепління клімату.
На початку XXст. концентрація вуглекислого газу становила 0,029 %, нині вона досягла значення 0,035 %, тобто збільшилась на 20 %. З кожним роком це значення стрімко змінюється за рахунок збільшення обсягів спалювання нафтопродуктів і вугілля. Парниковий ефект посилюють такі гази, як метан, оксиди нітрогену і ХФВ, які поглинають інфрачервоні промені у 50—100 разів інтенсивніше, ніж вуглекислий газ. І хоч їх в атмосфері небагато, на температурний режим планети вони впливають майже так само, як і СО2.
Якщо тенденція збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері зберігатиметься, то до 2050 р. його вміст подвоїться. За комп'ютерними прогнозами кліматичних змін, це призведе до потепління клімату на планеті на 1,5—4,5 °С (мал. 3). Найбільшою мірою це виявиться в полярних районах (до 10 °С) і значно менше — в екваторіальних районах (1—2 °С). Поки що не відомо, як зміниться хмарність від такого потепління і як останнє вплине на зміну інтенсивності сонячної радіації, але можливість глобального потепління ніхто не заперечує.