Круговорот углерода: диоксид углерода и парниковый эффект в планетарном масштабе

Круговорот углерода: диоксид углерода и парниковый эффект в планетарном масштабе

Основные пути, по которым происходит круговорот углерода, показаны на рис. 9.2 (т. 1). Дополнительный, индуцированный человеком цикл (мощность его оценивается в 5⋅10¹² кг год^-1) связан с использованием ископаемого топлива. Некоторые ученые полагают, что сведение лесов также является важным дополнительным источником атмосферного диоксида углерода (углекислого газа), а скорость антропогенного поступления углерода в атмосферу приближается к 10⋅10¹² кг⋅год^-1.

12.14. Как сведение лесов приводит к увеличению содержания диоксида углерода в атмосфере?

В норме диоксид углерода содержится в нижних слоях атмосферы (так называемой тропосфере) в очень небольшом количестве — около 300 частей на миллион или 0,03% в объемных единицах. Важность этого газа определяется его вкладом в парниковый эффект, проявляющийся в масштабе всей планеты. Диоксид углерода прозрачен для коротковолнового излучения, поступающего от Солнца, но он сильно поглощает энергию в длинноволновой части спектра, которая переизлучается Землей обратно в космос. Таким образом, диокид углерода "ловит" уходящее излучение, согревая нижние слои атмосферы, в свою очередь излучающие энергию обратно к поверхности Земли (а также вверх и в стороны). Естественно, что в конце концов любая "порция" входящей энергии будет рассеяна и потеряна в космосе, но энергообмена между атмосферой и поверхностью Земли, обусловленного наличием диоксида углерода и других парниковых газов, достаточно, чтобы повысить температуру поверхности Земли примерно на 40°С по сравнению с той, что наблюдалась бы в отсутствие такого обмена. Очень важно осознать, что без некоторого основного уровня парникового эффекта, мало изменявшегося на протяжении миллионов лет, живые системы, во всяком случае в той форме, в какой мы их знаем, существовать бы не могли. Имеющиеся в настоящее время данные ясно свидетельствуют о том, что содержание в атмосфере диоксида углерода и других газов, обеспечивающих парниковый эффект, в частности моноксида углерода, метана и хлорфтор — углеродов, увеличивается со скоростью, беспрецедентной для недавней истории Земли; это увеличение по логике вещей должно способствовать повышению температуры окружающей среды (см. рис. 12.12). В свою очередь такое повышение температуры усиливает испарение и соответственно увеличивает концентрацию водяных паров в атмосфере. Поскольку водяной пар также действует как мощный поглотитель длинноволнового излучения, это приведет к дальнейшему повышению температуры в приповерхностных слоях атмосферы. Достигнутое в результате всех этих процессов повышение температуры вызовет изменение в распределении и интенсивности основных воздушных и водных потоков, определяющих погоду на планете, что в свою очередь может существенным образом повлиять на хозяйственную деятельность человека.