Парниковый эффект
рритории. Этот факт позволяет оценить оптимальное значение
е* душевого энергопотребления для каждой страны;
- выделение пяти характерных регионов мира в зависимости от
душевого потребления энергии в год и годового естественного
прироста населения - другого важнейшего критерия степени
развития страны.
На рис. 3-3 представлена энергодемографическая диаграмма состояния
мира в коор-динатах е/е* - душевое потребление энергии в год по
отношению к оптимальному для данной страны значению и AGR (Annual
Growth Rate) - годовая разность между рождаемостью и смертностью по
отношению к общей численности населения.
[pic]
Рис. 3-3. Энергодемографическая диаграмма состояния мира
Анализ диаграммы позволяет выделить следующие характерные группы
стран:
1) развитые индустриальные страны, где е/е*"1 и низкие AGR (значительно
ниже среднемирового значения 1,73% в год);
2) страны с переходной экономикой. В них демографическая стабилизация
практически достигнута, но насыщение энергопотребления еще не
наступило;
3) новые развитые страны характеризуются потреблением энергии ниже
оптимального (е/е* <1) и значениями AGR на уровне выше 1% в год;
4) страны-экспортеры нефти с потреблением энергии выше оптимального и
приростом населения выше среднемирового;
5) развивающиеся страны характеризуются уровнем потребления энергии
значительно ниже оптимального и значениями AGR, как правило, выше
мирового;
- учет обратных связей в системе энергетика - климат.
Преобладающие связи оказываются отрицательными. Во-первых,
увеличение концентрации СО2 в атмосфере вместе с потеплением
климата ведет к возрастанию биопродукции тропических, хвойных
и умеренных лесов и, соответственно, к росту поглощения ими
СО2. Во-вторых, в результате повышения средней температуры
уменьшается потребность в энергии у высокоширотных развитых
стран;
- учет экономии энергии в результате урбанизации. Современные
крупные города являются местами сосредоточения
промышленности, транспортных средств, густо населенных жилых
массивов. Наличие на городской территории асфальтированных
улиц и площадей, содержание в городской атмосфере газовых и
аэрозольных загрязнений приводит к изменению баланса
солнечной радиации. Совокупность перечисленных факторов
приводит к образованию городского "острова тепла", т.е. к
тому, что температура воздуха в пределах города на несколько
градусов выше, чем в пригородной зоне.
Результаты анализа представлены на рис. 3-4 и рис. 3-5, на которых
изображены прогнозы мирового потребления энергии и потребления на душу
населения до 2100 г. Главный вывод состоит в том, что уже во 2-й
половине наступающего столетия потребление энергии стабилизируется, а к
концу XXI века начнется его слабое снижение.
[pic] [pic]
Рис. 3-4. Прогноз мирового потребления энергии Е Рис. 3-5. Прогноз
мирового потребления энергии е
на душу населения.
Ожидается, что стабилизация наступит при значениях 24-25 Гт.у.т.,
отличающихся от нынешнего менее чем в 2 раза. Что же касается душевого
потребления энергии, то, пройдя через максимум приблизительно в 2030
г., его значение снизится к концу века до нынешнего уровня (примерно
2,3 т.у.т./(чел. год)). Использование представленных результатов в
расчетах концентрации CO2 в атмосфере на основе модели углеродного
цикла позволило предсказать изменение этой величины в следующем
столетии (рис. 3-6).
[pic]
Как видно на рисунке, достигнутая в настоящее время скорость роста
концентрации CO2, по-видимому, сохранится в ближайшие 40-50 лет. После
этого скорость начнет снижаться, и к концу XXI века будет достигнуто
значение около 460 млн-1 , что всего на 65% выше уровня1800 г. Такой
результат вселяет определенный оптимизм, так как, по общему мнению
экспертов, критическим, после которого можно ожидать необратимых
изменений в экосистемах, признается значение концентрации CO2, вдвое
превышающее значение для доиндустриальной эры ("280 млн-1).
Несколько слов о других, помимо CO2, составляющих атмосферу газов,
приводящих к парниковому эффекту... Следующими по вкладу в парниковый
эффект являются метан СН4 и закись азота N2O. Концентрация того и
другого газа определяется как естественными, так и антропогенными
причинами. Так, естественным источником СН4 являются переувлажненные
почвы, в которых происходят процессы анаэробного разложения. Человек
добавил свои источники - рисовые плантации, добычу и транспортировку
природного газа, сжигание биомассы и др.
К естественным поставщикам N2O в атмосферу относятся океан и почвы.
Антропогенная добавка связана с сжиганием топлива и биомассы,
вымыванием азотных удобрений. Как показывают расчеты , рост
концентрации того и другого компонента атмосферы должен прекратиться в
следующем столетии, и к 2050 г. будет достигнута стабилизация
концентрации СН4 на уровне 2,5 млн-1, а к 2100 г. и концентрации N2O на
уровне 0,37 млн-1. Эти значения превосходят нынешние всего на 20%. В
перспективе должны полностью утратить свою роль как парниковой
составляющей фреоны - газы, имеющие чисто индустриальное происхождение.
Это следует из решений Копенгагенской встречи (1992 г.) стран-участниц
Монреальского протокола по озоноразрушающим веществам (1987 г.). Вместе
с тем можно ожидать постепенного накопления в атмосфере их заменителей.
Однако даже к концу XXI века их концентрация в атмосфере не превысит
значения 1,5 млрд-1, что может дать вклад в суммарный парниковый эффект
не более 10%.
КОНЦЕНТРАЦИЯ ТРОПОСФЕРНОГО СУЛЬФАТНОГО АЭРОЗОЛЯ
Частицы аэрозоля играют важную роль в климатической системе,
поскольку они непосредственно влияют на характеристики прямого или
отраженного солнечного излучения. Наибольшее климатическое значение
имеют частицы размером менее одного микрометра, они образуются в
атмосфере в результате газохимических превращений, в которые вовлечены
в основном серосодержащие газы и, в первую очередь, SO2. В результате
образуется серная кислота, которая немедленно конденсируется в виде
мельчайших капелек. Такие процессы всегда имели место в атмосфере
Земли, куда достаточное количество серы поступало с поверхности океана
и в результате извержений вулканов, однако в XX веке равновесие
оказалось нарушенным.
Сейчас бoльшая часть (примерно 60%) серы, попадающей в атмосферу,
имеет антропогенное происхождение и обусловлена сжиганием ископаемых
топлив и биомассы, выбросами некоторых производств (производство серной
кислоты, меди, цинка и др.). Развитие технологий сероулавливания в
энергетике и в промышленности привело к тому, что на рубеже нынешних
веков эмиссия серы и концентрация тропосферного аэрозоля
стабилизировались. Оценки показывают, что после 2030 г., по мере
распространения и совершенствования передовых технологий
сероулавливания, начнется снижение эмиссии серы в условиях
продолжающегося роста потребления энергии (рис. 3-3) и к концу XXI века
антропогенный источник выброса серы практически исчезнет. Тропосферному
аэрозолю принадлежит особая роль в происходящей на наших глазах
климатической драме. Рост концентрации аэрозоля с начала индустриальной
эры приводил к увеличению вызываемого им экранирующего прямое солнечное
излучение эффекта, что способствовало похолоданию климата. Ожидаемое в
следующем веке уменьшение концентрации приведет к тому, что направление
влияния аэрозоля на климат планеты изменится на противоположное.
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ
Тепловой поток, поступающий от Солнца на внешнюю границу атмосферы,
в среднем составляет 1370 Вт/м2. Данное значение испытывает сложные
квазициклические колебания в пределах долей процента, однако этого
оказывается достаточно для того, чтобы существенным образом влиять на
формирование климата. Прогнозирование солнечной активности можно
построить на основе анализа изменения этой активности за период
непосредственных инструментальных наблюдений за Солнцем (с начала XVII
века) и косвенных данных, относящихся к более раннему периоду .
Оказывается, что солнечная активность подвержена колебаниям с разными
амплитудами и периодами (от 6,6 до 2500 лет). В настоящий момент Солнце
проходит через тысячелетний пик своей активности, образованный
наложением кратко- и долгосрочных трендов и отличающийся достаточно
высокой стабильностью. Этот пик, по-видимому, продлится до 2010 г.,
после чего начнется постепенное уменьшение активности, которое приведет
к ее глубокому минимуму во второй половине следующего столетия.
Минимальная оценка снижения солнечной постоянной по сравнению с
нынешн
| |  скачать работу |
Парниковый эффект |
