Углеродный цикл и изменения климата

Углеродный цикл и

изменения кли-мата.

Написан: Артём Губанков (1996 год)

Формат: MS-WORD 7.0

Тема: Изменение климата

Сдавался: МГУ, ф-т почвоведения, преподаватель Богатырёв Л. Г.

Оценка: «пять», экзамен автоматом

Содержание.

1 Человек и климат.

2 Введение.

2.1 Взаимосвязь между энергопотреблением, экономиче-ской деятельностью и поступлением в атмосферу.

2.2 Потребление энергии и выбросы углекислого газа.

3 Углерод в природе.

3.1 Основные химические соединения и реакции.

3.2 Изотопы углерода.

4 Углерод в атмосфере.

4.1 Атмосферный углекислый газ.

4.2 Содержание изотопа С в атмосферном углекислом газе.

4.3 Содержание изотопа С в атмосферном углекислом газе.

4.4 Перемешивание в атмосфере.

5 Газообмен в системе атмосфера - океан.

5.1 Скорость газообмена.

5.2 Буферные свойства карбонатной системы.

6 Углерод в морской воде.

6.1 Полное содержание углерода и щёлочность.

6.2 Фотосинтез, разложение и растворение органического вещества.

6.3 С в океане.

6.4 Донные осадки океана.

6.5 Процессы переноса в океане.

7 Углерод в континентальной биоте и в почвах.

7.1 Углерод в биоте и первичная продуктивность.

7.2 Углерод в почве.

7.3 Изменение содержания углерода в континентальных экосистемах.

8 Прогнозы концентрации углекислого газа в атмосфере на бу-дущее. Основные выводы.

9 Список литературы.

Человек и климат.

Влияние человека на климат начало проявляться несколько тысяч лет тому назад в связи с развитием земледелия. Во многих районах для обработки земли уничтожалась лесная растительность, что приводило к увеличению скорости ветра у земной поверхности, некоторому изменению режима температуры и влажности нижнего слоя воздуха, а также к изменению режима влажности поч-вы, испарения и речного стока. В сравнительно сухих областях уничтожение лесов часто сопровождается усилением пыльных бурь и разрушением почвенно-го покрова, заметно изменяющими природные условия на этих территориях.

Вместе с этим уничтожение лесов даже на обширных пространствах оказы-вает ограниченное влияние на метеорологические процессы большого масшта-ба. Уменьшение шероховатости земной поверхности и некоторое изменение ис-парения на освобождённых от лесов территориях несколько изменяет режим осадков, хотя такое изменение сравнительно невелико, если леса заменяются другими видами растительности.

Более существенное влияние на осадки может оказать полное уничтожение растительного покрова на некоторой территории, что неоднократно происходи-ло в прошлом в результате хозяйственной деятельности человека. Такие случаи имели место после вырубки лесов в горных районах со слабо развитым почвен-ным покровом. В этих условиях эрозия быстро разрушает не защищённую ле-сом почву, в результате чего становится невозможным дальнейшее существова-ние развитого растительного покрова. Похожее положение возникает в некото-рых областях сухих степей, где естественный растительный покров, уничто-женный вследствие неограниченного выпаса сельскохозяйственных животных , не возобновляется, в связи с чем эти области превращаются в пустыни.

Поскольку земная поверхность без растительного покрова сильно нагревает-ся солнечной радиацией, относительная влажность воздуха на ней падает, что повышает уровень конденсации и может уменьшать количество выпадающих осадков. Вероятно, именно этим можно объяснить случаи невозобновления ес-тественной растительности в сухих районах после её уничтожения человеком.

Другой путь влияния деятельности человека на климат связан с применени-ем искусственного орошения. В засушливых районах орошение используется в течение многих тысячелетий, начиная с эпохи древнейших цивилизаций, воз-никших в долине Нила и междуречье Тигра и Ефрата.

Применение орошения резко изменяет микроклимат орошаемых полей. Из-за незначительного увеличения затраты тепла на испарение снижается темпера-тура земной поверхности, что приводит к понижению температуры и повыше-нию относительной влажности нижнего слоя воздуха. Тем не менее такое изме-нение метеорологического режима быстро затухает за пределами орошаемых полей, поэтому орошение приводит только к изменениям местного климата и мало влияет на метеорологические процессы большого масштаба.

Другие виды деятельности человека в прошлом не оказывали заметного влияния на метеорологический режим сколько-нибудь обширных пространств, поэтому до недавнего времени климатические условия на нашей планете опре-делялись в основном естественными факторами. Такое положение начало изме-няться в середине ХХ века из-за быстрого роста численности населения и осо-бенно из-за ускорения развития техники и энергетики.

Современные воздействия человека на климат можно разделить на две груп-пы, из которой к первой относятся направленные воздействия на гидрометеоро-логический режим, а ко второй - воздействия, являющиеся побочными следст-виями хозяйственной деятельности человека.

Данная работа ставит своей целью рассмотреть в первую очередь вторую группу воздействиий, и, в частности, влияние человека на углеродный цикл.

Введение.

Деятельность человека достигла уже такого уровня развития, при котором её влияние на природу приобретает глобальный характер. Природные системы - атмосфера, суша, океан, - а также жизнь на планете в целом подвергаются этим воздействиям. Известно, что на протяжении последнего столетия увеличивалось содержание в атмосфере некоторых газовых составляющих, таких, как двуокись углерода ( ), закись азота ( ), метан ( ) и тропосферный озон ( ). Дополнительно в атмосферу поступали и другие газы, не являющиеся естест-венными компонентами глобальной экосистемы. Главные из них - фторхлоруг-леводороды. Эти газовые примеси поглощают и излучают радиацию и поэтому способны влиять на климат Земли. Все эти газы в совокупности можно назвать парниковыми.

Представление о том, что климат мог меняться в результате выброса в атмо-сферы двуокиси углерода, появилось не сейчас. Аррениус указал на то, что сжи-гание ископаемого топлива могло привести к увеличению концентрации атмо-сферного и тем самым изменить радиационный баланс Земли. В настоящие время мы приблизительно известно, какое количество поступило в атмо-сферу за счёт сжигания ископаемого топлива и изменений в использовании зе-мель (сведения лесов и расширения сельскохозяйственных площадей), и можно связать наблюдаемое увеличение концентрации атмосферного с деятель-ностью человека.

Механизм воздействия на климат заключается в так называемом пар-никовом эффекте. В то время как для коротковолновой солнечной радиации прозрачен, уходящую от земной поверхности длинноволновую радиацию этот газ поглощает и переизлучает поглощённую энергию по всем направлени-ям. Вследствие этого эффекта увеличение концентрации атмосферного приводит к нагреву поверхности Земли и нижней атмосферы. Продолжающийся рост концентрации в атмосфере может привести к изменению глобального климата, поэтому прогноз будущих концентраций углекислого газа является важной задачей.

Поступление углекислого газа в атмосферу

в результате промышленных

выбросов.

Взаимосвязь между энергопотреблением,

экономической деятельностью и

поступлением углекислого газа

в атмосферу.

Основным антропогенным источником выбросов является сжигание всевозможных видов углеродосодержащего топлива. В настоящее время эконо-мическое развитие обычно связывается с ростом индустриализации. Историче-ски сложилось, что подъём экономики зависит от наличия доступных источни-ков энергии и количества сжигаемого ископаемого топлива. Данные о развитии экономики и энергетики для большинства стран за период 1860-1973 гг. Свиде-тельствуют не только об экономическом росте, но и о росте энергопотребления. Тем не менее одно не является следствием другого. Начиная с 1973 года во мно-гих странах отмечается снижение удельных энергозатрат при росте реальных цен на энергию. Недавнее исследование промышленного использования энер-гии в США показало, что начиная с 1920 года отношение затрат первичной энергии к экономическому эквиваленту производимых товаров постоянно уменьшалось. Более эффективное использование энергии достигается в резуль-тате совершенствования промышленной технологии, транспортных средств и проектирования зданий. Кроме того, в ряде промышленно развитых стран про-изошли сдвиги в структуре экономики, выразившиеся в переходе от развития сырьевой и перерабатывающей промышленности к расширению отраслей, про-изводящих конечный продукт.

Минимальный уровень потребления энергии на душу населения, необходи-мый в настоящее время для удовлетворения нужд медицины, образования и рекреации, значительно меняется от региона к региону и от страны к стране. Во многих развивающихся странах значительный рост потребления высококачест-венных видов топлива на душу населения является существенным фактором для достижения более высокого уровня жизни. Сейчас представляется вероят-ным, что продолжение экономического роста и достижение желаемого уровня жизни не связаны с уровнем энергопотребления