Метан і клімат

Метан і климат

Н.А. Ясаманов, доктор геолого-мінералогічних наук Что відбувається з погодою? Минулим влітку жителі середньої смуги країни знемагали від спеки, багато райони задихалися в диму запалених торфовищ, а Європу та південь Росії охопило катастрофічне повінь, на Кавказ обрушилися нищівні смерчі. З листопада ж у більшості регіонах встановилися люті морози (північ від температура тижнями трималася нижче -40°, до Підмосков'я опускалася до -35°). Минулий грудень виявився сьомим серед найбільш холодних з 1879 р. весь час регулярних спостережень («рекордсмен» — 1933 р.). У той самий час лише двічі середня температура липня була вищою, ніж у 2002 р. Напередодні Всесвітньої конференції з клімату, новій у Москві, публікує одне із поглядів на природу явления.

Вот вже століття точаться суперечки про глобальне потепління. Часом не тільки фахівці, а й громадськість, і навіть ЗМІ стурбовані змінами клімату, дедалі більше переймаючись питаннями: який антропогенний внесок у парниковий ефект, неминучий чи підйом глобальних температур чи може бути спад тощо. п. А час прилади безпристрасно фіксують зростання температур, і ми відзначаємо унікальні погодні аномалії. Те у середині травня 2001 р. Підмосков'ї вражають тривалі заморозки, коли температура за кілька днів тримається при позначці -5 °З. Те дуже швидко закінчується літо, і у серпні починається дощова і холодна осінь. Те зарано розкриваються річки й починається повінь, що супроводжується повенями. Те, як у листопаді 2002 р., після теплою осені до Європейській частині країни несподівано встановлюються температури на 15−20 градусів нижчі за середні багаторічних, а Східного Сибіру стовпчик термометра не піднімається вище -40 °З (в Якутії - морози під шістдесят!). І де потепление?

Что і говорити, перша половина зими 2002/2003 рр. вражає. Відомо, що у Підмосков'ї вже до щодо теплим («гнилим») зимам з тривалими відлигами. Так було в січні 2002 р. відлига тривала понад 2 тижнів. Через війну температури січня, як, втім, і грудня 2001 р., виявилися набагато вища средних.

На побутовому рівні потепління в тому, що тепла на рік прибуває (необов'язково влітку). Глобальне потепління виражається у зростанні середніх температур, а й у зміні процесів, які впливають погоду.

Их стійке перебіг порушується, і виникають погодні аномалії, кількість яких з кожним роком усе більше. І це надзвичайно стрімкі і тривалі снігопади в Краснодарському краї і Ставропіллі взимку 2001/2002, і найсильніші повені Європі влітку 2002 р. й узимку 2002/2003, і небачені в Індії цієї зимой.

Было чи потепление?

Глобальные процеси зміни клімату викликають як плавний зростання середніх температур, а й їхні стрибки, т. е. періоди аномально високих і аномально низьких температур. Ось тільки тривалість останніх у другій половині XX в. помітно сокращалась.

О потеплінні незаперечно свідчать прилади. Поки середньорічні температури у різних регіонах і Землі загалом підвищилися всього на десяті частки градуси. Але сперечаються сьогодні здебільшого не так факт потепління, скільки його причини й наслідках, і навіть про те чи інших сценаріях розвитку подій. Втім, дехто з учасників дискусій досі не змирилася з потеплінням, посилаючись на можливість недостовірність, неточність чи зрадливу інтерпретацію метеорологічних даних та недосконалість кліматичних моделей.

Парниковые газы

Говоря про глобальне потепління, мушу згадати про парниковий ефект і що породжують його парникових газах у атмосфері. Це водяну пару, вуглекислий газ, метан, хлорфторуглероды (фреони), щоб забезпечити загалом близько 98% парникового ефекту. Решта припадає на інертні шляхетні гази. Близько 60% парникового ефекту викликають пари води. Чим більший в тропосфері, тим більше парниковий ефект, які концентрація, своєю чергою, залежить від приземных температур й Бессарабської площі водної поверхні. Наприкінці 1960;х років ХХ в. вчені зауважили роль вуглекислоти в парниковий ефект і подумали її накопиченні у атмосфері: викиди CO2 енергетики, на транспорті, в металургії, хімічної в промисловості й інших галузях стрімко росли. Це правда вплинула вразливу міжнародну громадськість (передусім численні екологічні НВО), що сьогодні ряд «кліматичних активістів» парниковий ефект і антропогенні викиди CO2 у повітря вважають синонімами. Між тим важкий вуглекислий газ не піднімається в верхні верстви атмосфери. Всі його викиди залишаються у нижньої тропосфері, звідки порівняно швидко поглинаються рослинністю і грунтовими організмами чи розчиняються в водах річок, озер, морів, і океанів. Як багато вуглекислого газу поглинає Світовий океан. У цьому більшість CO2 витрачається будівництва скелета водних організмів і засвоюється фітопланктоном, а надлишок акумулюється в донних опадах у вигляді карбонатов.

Главный участник

До останнього часу явно недооцінювалася роль метану в парниковий ефект. Тоді цей легкий газ з земної поверхні швидко потрапляє на кордон тропосфери і стратосфери. Понад те, що вона сама бере активну участь в парниковий ефект, на висоті 15−20 км під впливом сонячних променів він розкладається на водень і вуглець, який, з'єднуючись з киснем, утворює вуглекислий газ. У результаті глобального процесу у верхніх шарах атмосфери поглинається кисень і руйнуються молекули озону. Зміст метану у атмосфері зростає удвічі швидше, ніж концентрація вуглекислого газу. Що Виникає з метану в верхніх шарах тропосфери вуглекислий газ повільно опускається до земної поверхні. Він лише бере активну участь в парниковий ефект, а й помітно поповнює запаси атмосферної вуглекислоти, т. е. що більше метану потрапляє у атмосферу, тим більше у ній утворюється вуглекислого газа.

Сколько ж у природі метану і звідки ж він вступає у атмосферу? Точнісінько підрахувати кількість выделяющегося метану нелегко. Але й виділити природні і антропогенні його джерела та оцінювати потужність. Метан утворюється в болотах при гнитті органіки. Недарма ще й називають болотним газом. Надходить він у атмосферу і з великих мангрових заростей, широкої смугою що пролягли на низинних приморських рівнинах в тропічних областях (від 5° з. ш. до 10° ю. ш.). Крім того, метан потрапляє у атмосферу з зон тектонічні розлами, як у суші, і дно якої океану. Особливо виділяється вздовж рифтовых западин срединно-океанических хребтів, в західних областях зіткнення літосферних плит, де відбуваються активні вулканічні підводні виверження, і шельфі, де накопичується і перетвориться органічна речовина. Виділяється метан і з які виникають за землетрусах тріщин і розламів околицях скупчення нафти і газоконденсантов, родовищ бурого і кам’яного вугілля, горючих сланців і взагалі товщ осадових порід, багатих органикой.

Велики і антропогенні викиди метану. Він виділяється при розвідці та видобутку копалин, їх транспортуванні і переробки, при неповному згорянні мінерального палива на двигунах внутрішнього згоряння теплових електростанціях, сільському господарстві (особливо у рисових полях і тваринницьких фермах). По оцінкам, природні і антропогенні викиди становить приблизно 70% і 30%, але останні стрімко растут.

Если в найближчими роками нічого очікувати сильних вивержень вулканів (як Кракатау в 1883 р. чи Тамбор в 1815 р.), Землі продовжиться зростання температур. Не доводиться це будувати прогнози, не зрозумівши, як на глобальне потепління зростання змісту метану у атмосфері та її перетворення на углекислоту.

Путешествие в прошлое

Информация про климатах давніх епох надійно збережена в гірських і осадових породах як копалин залишків тварин і звинувачують рослин. Сучасні методики дозволяють оцінити клімат давнини досить вдало. Починаючи з докембрия, з наближенням до сучасної епосі кліматичні характеристики розшифровують все повніше й достовернее.

За час існування Землі було з меншою мірою 6−7 глобальних оледенений (наприкінці архея — початку протерозою, 2,5 млрд років як розв’язано; в рифее — 850 і 650 млн років у ордовике — 450 млн років як розв’язано, наприкінці кам’яновугільного періоду — 280 млн років як розв’язано, а саме недавнє почався наприкінці неогену — 2 млн років і тривало в четвертичном періоді). Останнє обледеніння завершилася початку голоцену (15 тис. років як розв’язано). З того часу клімат Землі змінювався то бік потепління, то похолодання, але льодовиковий покрив планети поступово сокращался.

Во час оледенений середні температури Землі опускалися до 8−10 °З (нині 14°). Величезні площі покривалися потужними льодовиковими щитами — льодовики досягали 40−45° північної та південної широт. Тропічний і субтропічний клімат зберігався лише у вузької смузі у экватора.

Однако набагато довше, ніж зледеніння, Землі панував дуже теплий клімат. Середні температури підвищувалися до 20−22 °З. На полюсах як були відсутні крижані шапки, а й росли дерева. Навіть у эоцене (50−55 млн років тому я, що у геологічним мірками неподалік сучасної епохи) температура води не в Північному Льодовитому океані була, як і сучасному Чорному морі. На Шпіцбергені і островах Канадського Арктичного архіпелагу росли хвойні і широколисті лісу. У геологічних шарах, які з’явились у той час, знайдено відбитки теплолюбних рослин i навіть пальм, і навіть скелети крокодилів та інших теплолюбних животных.

Однако вже близько тридцяти млн років тому у Антарктиді з’явилися перші льодовики. Ще через 25 млн років вони з’явились й у Північній півкулі (спочатку у Гренландії, та був на островах Північного океану, який поступово покрився багаторічним льодом). Настав четвертинний льодовиковий період. Втім, і тоді період льодовики неодноразово відступали. У жодну з таких епох, в микулинское межледниковье (125 тис. років як розв’язано), Північний Льодовитий океан покривався льодом лише взимку, але в місці тундри і лісотундри росли суцільні лісу. Усього за 1,5 млн років льодовикові епохи по крайнього заходу чотири рази змінювалися межледниковьями.

В останні роки професором А. А. Величко складено палеокліматичні карти Європейської частини Росії. Там видно, як змінювався клімат останній мільйон років. Майже весь цей час набагато північніше, що нині, розташовувалися області з помірним і тропічним кліматом. Якщо під час оледенений середня температура була значно нижчі від сучасної (приблизно 20 тис. років тому вони льодовики як покривали всю Скандинавію, а й досягали Валдайской височини), то межледниковья — сталася на кілька градусів перевищувала сучасну. І тоді місце тундри займала тайга і навіть хвойно-лиственные лісу, але в місці тайги росли дубово-грабовые і дубово-липовые лісу. Кордони лесостепей перебували значно північніше нинішніх, але в півдні Європейській частині Росії розташовувалися степу і полупустыни.

Почему змінюється климат

В що ж причини таких кардинальних змін? Знаючи це, як легше зрозуміти, чому змінюється клімат сучасну епоху, а й будувати прогнозы.

Первое, що напрошується причиною кліматичних флуктуацій, — це періодичне зміну розташування Землі осіб у космічному просторі отже, нерівномірне надходження сонячної енергії. Це, важлива причина, але він відповідальна лише тривалі (мільйони років) кліматичні зміни. Отож для прогнозів упродовж десятків і навіть сотні років шукати причини змін у космосі годі. З іншого боку, суто космічними причинами не пояснити коливання змісту CO2 в атмосфері, зафіксовані рослинністю внаслідок фотосинтеза.

Вторая причина — стан атмосфери, її прозорість і концентрація парникових газів. Адже атмосфера пропускає не всю сонячну радіацію. Частина її вона розсіює і відбиває знову на космічний простір, і тільки 44% потоку випромінювання сягає земної поверхні. Атмосферне озон, як відомо, затримує ультрафиолет.

Современная атмосфера — результат довгої еволюції. Колись, у ній було кисню і азоту, а були лише вуглекислий газ, водяну пару, метан, аміак, водень і двох кислот. Перший мільярд років у атмосфері переважав вуглекислий газ, але до кінця нинішнього періоду у ній з’явилися азот і кисень. Зміст кисню досягло максимуму 500 млн років як розв’язано. А раніше виник озоновий екран, захистив живі істоти від ультрафіолетового проміння і що дозволило життя виходити сушу.

Высокая концентрація CO2 у атмосфері забезпечувала парниковий ефект і високих температур в теплі епохи геологічного минулого. Проте часом концентрація сильно змінювалася. Як тільки вона ставало менше, наставали похолодання. Узгоджені зміни концентрації CO2 і температури (як і геологічному минулому, і у теперішньому) дала привід вважати, що саме змісту CO2 залежав парниковий ефект і приземна температура. У цьому залишався питання: звідки у атмосфері брався надлишок CO2 і він расходовался?

Выделяющийся з земних надр й ґрунтів CO2 поглинався рослинністю і грунтовими мікроорганізмами і внаслідок високої густини було підніматися у повітря. Основним його поглиначем, як зазначалось, служать гідросфера і рослинність, поглинаюча і переробна CO2 при фотосинтезі. Чим більший CO2 у атмосфері і що вище температура, тим більше коштів на Землі фитомасса. За відсутності припливу CO2 рослинність настільки інтенсивно поглинає його з атмосфери, що його зміст падає, і розпочинається похолодання. Це чітко простежується під час аналізу палеоклиматов. Хоч якими причинами ні викликалися потепління чи похолодання, завжди відзначалася кореляція між змістом CO2 у атмосфері і рослинним покровом.

Ну, що ж відбувається нині? З огляду на потепління зростання змісту CO2 у атмосфері дедалі більше пов’язують із антропогенним викидами. Однак у минулому, коли було жодного, воно регулювалось природними процесами. Його приплив з земних надр, як і зажадав від антропогенних викидів, невеликий, оскільки він набагато важче повітря. Його не було піднімуть в тропосферу навіть потоки гарячого повітря і диму. Але міг утворитися внаслідок розкладання висхідних потоків метану, наростаючих, наприклад, за будь-яких зсуви земної кори. Так, з аналізу геологічного минулого слід, що потеплениям завжди передували розширення морського дна і розбіжність континентов.

Подводя підсумки, можна припустити, що нинішнього року глобальне потепління «винен» в основному метан, як зазначалось, інтенсивно що надходить у атмосферу з різних джерел. Перевірити це безпосередніми спостереженнями непросто, бо його переміщення у атмосфері висока, а тривалість життя малий. Але неухильне зростання вмісту у атмосфері метану, фиксируемый за останні десятиліття, змушує поставити під сумнів тому, що потепління викликано лише антропогенними чинниками. А взятися йому є звідки! І на нашу епоху відбуваються повільні переміщення літосферних плит, але в континентах (Байкал, Восточно-Африканские Великі озера) й морському дні (Червоне море, Індійський і Атлантичним океанами) утворюються гігантські рифты, що супроводжується наземними і особливо підводними базальтовими виливами. Всі ці процеси можуть супроводжуватися масштабними викидами метану у повітря, що, як ми бачили, може викликати потепління, неодноразово що відзначалося прошлом.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.