Как мы можем доказать, что парниковый эффект действительно существует?
Это можно сделать с помощью изучения энергии, поглощаемой и испускаемой Землей. Спутники регулярно измеряют приходящую солнечную энергию и уходящую тепловую энергию с планеты. Независимо от этого, тепловая энергия, выделяемая поверхностью, оценивалась с использованием наблюдаемых приземных температур на суше и море.
Примечание о единицах измерения: ученые измеряют энергию в единицах, называемых джоулями. Для описания поступающей и уходящей энергии на Землю ученые используют ватты. Ватт - это единица измерения, описывающая скорость, с которой энергия испускается или поглощается. 1 ватт равен скорости 1 джоуль/с.
Для получения 60-ваттной лампы накаливания, прожектор должен излучать 60 джоулей тепла и световой энергии в секунду. Ученые измеряют количество поступающей солнечной энергии и выбрасываемой тепловой энергии для планеты в пересчете на единицу площади ее поверхности. Это выражается в ваттах на квадратный метр поверхности планеты, обозначается Вт/м2.
В глобальном масштабе - измерения показывают, что поверхностно-тепловая энергия Земли составляет 390 Вт/м2. Однако спутниковые измерения, проведенные в 1980-х годах, показали, что тепловая энергия, выходящая в космос через атмосферу, составляет всего 260 Вт/м2. Таким образом, в атмосфере удерживается около трети поверхностно эмитированной тепловой энергии. Облака дополнительно уменьшают отдаваемую энергию на 25 Вт/м2. Таким образом, чистая тепловая энергия, выходящая в космос (с облаками), составляет 235 Вт/м2.
Одним из важных элементов в атмосфере, способным улавливать инфракрасную тепловую энергию является углекислый газ. К другим парниковым газам природного происхождения, присутствующим в атмосфере, относятся метан, озон и закись азота. Концентрации этих газов крайне малы по сравнению с кислородом и азотом, но они играют решающую роль в регулировании климата и изменении климата. Парниковый эффект, создаваемый углекислым газом сопоставим с эффектом, который создают облака.
Есть ли на других планетах парниковые эффекты
Оказывается, концентрация углекислого газа на Венере примерно в 200 000 раз больше, чем на Земле, что создает сверхсильный парниковый эффект, который поддерживает температуру Венеры.
Марс гораздо дальше от Солнца и получает менее половины солнечной энергии, получаемой Землей. Марс почти безоблачен (за исключением некоторых облаков), и солнечная энергия, поглощаемая Марсом (125 Вт/м2), составляет лишь половину той, что поглощается Землей. Это основная причина низкой средней температуры Марса (-55°C). Атмосфера Марса в основном состоит из CO2, а количество CO2 на Марсе в 15 раз больше, чем на Земле, но сильные парниковые эффекты не компенсируют более низкую поступающую солнечную энергию.
Это наблюдение говорит об оптимальном климате на Земле в сравнении с другими планетами. Поверхностная температура определяется хрупким балансом между количеством получаемой энергии, отраженной солнечной энергией и парниковыми газами в атмосфере, что наиболее сильно влияет на естественное потепление.
В то же время, облака, состоящие из конденсационно-водяных паров, оказывают чистое охлаждающее воздействие, если в нашем климате значимую роль играют водяные пары, то почему обсуждение климатического механизма в первую очередь сосредоточено на выбросах углекислого газа, где происходит концентрация водяного пара на поверхности атмосферы, а в последнее время - на уровне геологических процессов (в первую очередь, углекислоты), а в результате деятельности человека происходит образование атмосферного пара.
Поскольку концентрация водяного пара зависит от температуры, климатологи называют его климатической обратной связью, которая усиливает потепление, а не прямой причиной потепления. Если бы в земной атмосфере не было диоксида углерода, температура упала бы до такой степени, что большая часть водяного пара конденсировалась бы или кристаллизовалась бы из земной атмосферы. Без углекислого газа было бы недостаточно парникового эффекта и Земля была бы намного холоднее, если бы вообще не была заморожена.
Таким образом, Земля имеет как раз то количество солнечной радиации, облаков и CO2, которое необходимо для поддержания равновесного климата. Среди трех планет Земля - единственная, на которой температура не слишком высокая, не слишком низкая, но оптимальная для жизни.
Объем углекислого газа, созданного человеком и к чему это приводит
В то время как существуют естественные парниковые эффекты, жизненно важные для поддержания жизни на Земле, есть ещё и огромное количество углекислого газа, добавленного в тончайшую оболочку атмосферы человеком с момента начала промышленной революции. По состоянию на 2017 год мы сбросили в атмосферу 2,2 триллиона тонн диоксида углерода за последние 240 лет. 45% этого диоксида углерода все еще находится в воздухе сегодня. Это оставляет в нашей тонкой атмосферной оболочке покрывало из углекислого газа, вырабатываемого человеком, вес которого поражает - 990 млрд. тонн, при этом газ, образующийся при планетарном круговороте составляет примерно в 490 млрд.
Основываясь на измерениях древних воздушных пузырьков, запертых во льду, и других данных, ученые оценивают, что концентрация CO2 до 1850 года составляла 275 ppm. С тех пор концентрация постоянно возрастала, против 300 ppm до 1950 года, 369 ppm до 2000 и 400 ppm до 2016 года. Концентрация углекислого газа в промышленности с 2018 года составляла около 410 ppm в целом, что означает, что человеческий фактор вырос почти на 50 %. Преодоление порога в 400 миллионов частей означает, что планета может вступить в эпоху серьезных климатических изменений, рост которых наблюдается повсеместно на планете: на поверхности океана, в горах и пустынях. Независимо от того, собираются ли данные на Гавайях, в Арктике или Антарктике, результаты одинаковы: в основном, дополнительные выбросы CO2 покрывают планету, как одеяло.
Загрязнение, то есть перемещение СО2 проходит:
- из Северной Америки в Европу в течение нескольких дней;
- из Азии в Северную Америку в течение недели;
- из Южной Америки в Антарктику в течение нескольких недель.
- из Арктики в Антарктику занимает несколько лет.
Время транспортировки загрязняющих веществ намного короче, чем срок службы молекул CO2 в воздухе, который составляет от 100 до 1000 лет, что приводит к резкому увеличению выбросов CO2 повсеместно на планете. Ученые называют диоксид углерода хорошо смешанным газом, который остается в атмосфере намного дольше, чем время, необходимое для его распространения по всему миру.
Таким образом парниковый эффект усиливается и планета не успевает стабилизировать все то воздействие, которое на него оказывает человек. Мы неизбежно приводим планету в подогретое состояние.
