Парниковые газы источники их образования: Виды, источники парниковых газов и их влияние на климат Земли

Парниковые газы — Что такое Парниковые газы?

Парниковые газы — газы с высокой прозрачностью в видимом диапазоне и с высоким поглощением в тепловом инфракрасном диапазоне.
Подобно стеклу теплицы, газы в нашей атмосфере парниковые газы поддерживают жизнь на Земле, улавливая солнечное тепло.
Эти газы позволяют солнечным лучам согревать Землю, но предотвращают выход этого тепла из нашей атмосферы в космос.
Без естественных, улавливающих тепло газов — главным образом водяного пара, углекислого газа, метана, озона (O₃) — Земля была бы слишком холодной (-18^оC), чтобы поддерживать жизнь.
Опасность заключается в быстром увеличении количества углекислого газа и других парниковых газов, которые усиливают этот естественный парниковый эффект.
В течение 1000 — летий мировое снабжение углеродом было стабильным, поскольку естественные процессы удаляли столько углерода, сколько они выделяли.
Ныне баланс нарушен по многим причинам:

• сжигание ископаемого топлива, 
• вырубка лесов, 
• интенсивное сельское хозяйство.

Это приводит к стремительному накоплению парниковых газов, в основном углекислого газа.
Сегодня в атмосфере содержится на 42% больше CO₂, чем в начале индустриальной эры.
Уровни метана (CH₄) и углекислого газа сейчас экстремально высокий за полмиллиона лет.
Киотский протокол охватывает 6 парниковых газов:

• углекислый газ,
• метан,
• закись азота (N₂O),
• гидрофторуглероды,
• перфторуглероды,
• гексафторид серы (SF₆).

Из этих 6 газов 3 имеют первостепенное значение, поскольку они тесно связаны с деятельностью человека.

Двуокись углерода является основной причиной изменения климата, особенно в результате сжигания ископаемого топлива.

Метан образуется естественным путем, когда растительность сжигается, переваривается или гниет без присутствия кислорода. Большое количество метана выбрасывается скотоводством, свалками, рисоводством, добычей нефти и природного газа.
Бурение на нефть и газ и гидроразрыв пласта (ГРП) являются основными источниками загрязнения метаном из-за утечек из поврежденного или неправильно установленного оборудования и преднамеренного выброса газа.
Закись азота, выделяемая химическими удобрениями и сжиганием ископаемого топлива, обладает потенциалом глобального потепления, в 310 раз превышающим потенциал углекислого газа.
Нарушая атмосферный баланс, который поддерживает климат, мы теперь наблюдаем экстремальные последствия по всему земному шару.
Климат меняется, и становится теплее.
Экстремальные погодные явления также становятся более распространенными.
Эти эффекты уже оказывают существенное влияние на экосистемы, экономику и сообщества.

Проблема в том, что человечеству кажется эта проблема чем-то далеким.
При нынешних скоростях роста выбросов температура может увеличиться на 2 °C, которые Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) ООН определила в качестве верхнего предела, чтобы избежать опасных уровней, уже к 2036 г.
Но бизнес и прибыль — гораздо ближе.
Разговоры о декарбонизации экономики сразу прекращаются во время кризисов.
Добывающие страны неистово увеличивают добычу нефти и газа.
Во главе этого процесса идут власти США, которые не участвуют в Венском соглашении ОПЕК⁺ по сокращению добычи нефти.
Но даже Венское соглашение во главу угла ставит не декарбонизацию экономики, а ребалансировку мирового рынка нефти с целью удержания равновесной цены на нефть в диапазоне 60-70 долл США/баррель.

Экологи считают, что ценообразование на углеродные энергоносители является наиболее эффективным способом уменьшения углеродного загрязнения, которое меняет наш климат.
Чем больше кто-то загрязняет, тем больше он должен платить.
Цена на углерод делает загрязнение более дорогим, а решения, такие как экологически чистая энергия и электромобили, более доступными.
Но на практике рекомендации экологов не выполняются.

Парниковые газы. Справка — РИА Новости, 22.09.2009

Диоксид карбона (углекислый газ) (СО2) – важнейший источник климатических изменений, на долю которого приходится, по оценкам, около 64% глобального потепления.

Основными источниками выброса углекислого газа в атмосферу являются производство, транспортировка, переработка и потребление ископаемого топлива (86%), сведение тропических лесов и другое сжигание биомассы (12%), и остальные источники (2%), например, производство цемента и окисление моноксида углерода. После выделения молекула двуокиси углерода совершает цикл через атмосферу и биоту и окончательно поглощается океаническими процессами или путем длительного накопления в наземных биологических хранилищах (т.е. поглощается растениями). Количество времени, при котором примерно 63% газа выводится из атмосферы, называется эффективным периодом пребывания. Оцениваемый эффективный период пребывания для углекислого газа колеблется в пределах от 50 до 200 лет.

Метан (СН4) имеет как природное, так и антропогенное происхождение. В последнем случае он образуется в результате производства топлива, пищеварительной ферментации (например, у скота), рисоводства, сведения лесов (главным образом, вследствие горения биомассы и распада избыточной органической субстанции). На долю метана приходится, по оценкам, примерно 20 % глобального потепления. Выбросы метана представляют собой значительной источник парниковых газов.

Закись азота (N2O) – третий по значимости парниковый газ Киотского протокола. Выделяется при производстве и применении минеральных удобрений, в химической промышленности, в сельском хозяйстве и т.п. На него приходится около 6 % глобального потепления.

Перфторуглероды – ПФУ (Perfluorocarbons – PFCs).Углеводородные соединения, в которых фтор частично замещает углерод. Основными источниками эмиссии этих газов являются производство алюминия, электроники и растворителей. При алюминиевой плавке выбросы ПФУ возникают в электрической дуге или при так называемых «анодных эффектах».

Гидрофторуглероды (ГФУ) – углеводородные соединения, в которых галогены частично замещают водород. Газы, созданные для замены озоноразрушающих веществ, имеют исключительно высокие ПГП (140 11700).

Гексафторид серы (SF6) – парниковый газ, использующийся в качестве электроизоляционного материала в электроэнергетике. Выбросы происходят при его производстве и использовании. Чрезвычайно долго сохраняется в атмосфере и является активным поглотителем инфракрасного излучения. Поэтому это соединение, даже при относительно небольших выбросах, обладает потенциальной возможностью влиять на климат в течение продолжительного времени в будущем.

Парниковый эффект от разных газов можно привести к общему знаменателю, выражающему то, насколько 1 тонна того или иного газа дает больший эффект, чем 1 тонна CO2. Для метана переводной коэффициент равен 21, для закиси азота 310, а для некоторых фторсодержащих газов несколько тысяч.

Рекомендованные направления политики и меры по сокращению выбросов парниковых газов, определенные в Киотском протоколе, включают в себя:

1. Повышение эффективности использования энергии в соответствующих секторах национальной экономики;
2. Охрана и повышение качества поглотителей и накопителей парниковых газов с учетом своих обязательств по соответствующим международным природоохранным соглашениям; содействие рациональным методам ведения лесного хозяйства, облесению и лесовозобновлению на устойчивой основе;
3. Поощрение устойчивых форм сельского хозяйства в свете соображений, связанных с изменением климата;
4. Содействие внедрению, проведение исследовательских работ, разработка и более широкое использование новых и возобновляемых видов энергии, технологий поглощения диоксида углерода и инновационных экологически безопасных технологий;
5. Постепенное сокращение или устранение рыночных диспропорций, фискальных стимулов, освобождения от налогов и пошлин, и субсидий, противоречащих цели Конвенции, во всех секторах – источниках выбросов парниковых газов, и применение рыночных инструментов;

6. Поощрение надлежащих реформ в соответствующих секторах в целях содействия осуществлению политики и мер, ограничивающих или сокращающих выбросы парниковых газов;
7. Меры по ограничению и/или сокращению выбросов парниковых газов на транспорте;
Ограничение и/или сокращение выбросов метана путем рекуперации и использования при удалении отходов, а также при производстве, транспортировке и распределении энергии.

Данные положения Протокола носят общий характер и предоставляют Сторонам возможность самостоятельно выбирать и реализовывать тот комплекс политики и мер, который будет в максимальной степени соответствовать национальным обстоятельствам и приоритетам.
Основной источник выбросов парниковых газов в России – энергетический сектор, на который приходится более 1/3 совокупных выбросов. Второе место занимает добыча угля, нефти и газа (16%), третье – промышленность и строительство (около 13%).

Таким образом, наибольший вклад в снижение выбросов парниковых газов в России может внести реализация огромного потенциала энергосбережения. В настоящее время энергоемкость экономики России превышает среднемировой показатель в 2,3 раза, а средний показатель для стран ЕС – в 3,2 раза. Потенциал энергосбережения в России оценивается в 39–47% текущего потребления энергии, и, в основном, он приходится на производство электроэнергии, передачу и распределение тепловой энергии, отрасли промышленности и непроизводительные энергопотери в зданиях.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Парниковые газы продолжают накапливаться в атмосфере – новый рекорд

 

Об этом говорится в опубликованном сегодня исследовании Всемирной метеорологической организации (ВМО) по парниковым газам.

Генеральный секретарь ВМО Петтери Таалас заявил, что, несмотря на обещания государств сократить эмиссии парниковых газов, на сегодняшний день нет никаких признаков того, что процесс их накопления в атмосфере замедляется. Петтери Таалас призвал все государства воплотить взятые обязательства в конкретные действия.

 

Концентрация двуокиси углерода

В новом исследовании ВМО отмечается, что в 2018 году концентрация двуокиси углерода, которая является основным долгоживущим парниковым газом в атмосфере, достигла новых максимальных значений: по сравнению с доиндустриальным уровнем  она выросла на 147 процентов и достигла 407,8 частей на миллион. В 2017 году этот показатель составлял 405,5 частей на миллион.

Эксперты отмечают, что повышение уровня CO2 в период с 2017 по 2018 год было сравнимо с аналогичным показателем в период с 2016 по 2017 год, но все же выше среднего значения за последнее десятилетие. Глобальные уровни CO2 превысили символическую пороговую отметку в 400 частей на миллион еще в 2015 году. «Следует напомнить о том, что в последний раз Земля столкнулась с сопоставимым уровнем концентрации CO2 3-5 миллионов лет назад. Тогда температура была на 2-3°C выше, а уровень моря — на 10-20 метров выше, чем сейчас», — отметил глава ВМО.

Фото Всемирного банка

Загрязнение воздуха предприятиями угрожает здоровью людей и экологии

 

С 1990 года в результате влияния долгоживущих парниковых газов суммарное радиационное воздействие, вызывающее потепление климата, увеличилось на 43 процента. На долю CO2 приходится около 80 процентов этого прироста. При этом в атмосфере CO2 сохраняется на протяжении столетий, а в океанах – еще дольше.

Концентрации метана и закиси азота также резко выросли в последние годы.

Концентрации метана

Метан (Ch5) — второй по значимости долгоживущий парниковый газ, на который приходится примерно 17 процентов радиационного воздействия. Приблизительно 40 процентов метана попадает в атмосферу из естественных источников, например, из водно-болотных угодий и термитников, а приблизительно 60 процентов — в результате деятельности человека, такой как животноводство, выращивание риса, использование ископаемых видов топлива, захоронение отходов и сжигание биомассы.

Концентрация метана в атмосфере достигла в 2018 году нового максимума на уровне примерно 1869 частей на миллиард и сейчас составляет 259 процентов от доиндустриального уровня. Темпы роста концентрации Ch5 в период с 2017 по 2018 год были выше, чем в 2016 — 2017 годах, а также превысили средние темпы роста за последнее десятилетие.

Концентрация закиси азота

Закись азота также поступает в атмосферу как из естественных источников — около 60 процентов, так и из антропогенных — около 40 процентов. Она является следствием сжигания биомассы, использования удобрений и различного промышленного производства. 

Фото ЮНЕП

Озоновый слой защищает Землю от вредного солнечного излучения.

 

Концентрация закиси азота в атмосфере в 2018 году составила 331.1 частей на миллиард. Это -123 процента по отношению к доиндустриальным уровням. Темпы роста концентрации в 2017 – 2018 году были также выше, чем наблюдавшиеся в период с 2016 по 2017 год и в среднем темпы прироста за последние 10 лет.

Закись азота разрушает стратосферный озоновый слой, который защищает нас от пагубного воздействия ультрафиолетовых солнечных лучей. На нее приходится около 6 процентов от объема радиационного воздействия долгоживущих парниковых газов.

В новом исследовании ВМО по парниковым газам представлены данные о концентрации парниковых газов. Завтра, 26 ноября, под эгидой Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) будет опубликован новый доклад по выбросам парниковых газов.

Выбросы — это то, что поступает в атмосферу. Концентрация же — это то, что остается в атмосфере после сложной системы взаимодействий между атмосферой, биосферой, литосферой, криосферой и океанами. Около четверти всех выбросов поглощается океанами, а еще четверть — биосферой.

 

Парниковые газы в атмосфере год за годом бьют рекорды

Планета нагревается. Ученые практически едины – причиной потепления является промышленная деятельность человека. Результат этой деятельности — повышенное выделение так называемых парниковых газов. Некоторые из них могут находиться в атмосфере до тысячи лет. Всемирная метеорологическая организация (ВМО) бьет тревогу — количество этих газов увеличивается рекордными темпами. В новом Бюллетене ВМО по парниковым газам отмечается, что за четверть века радиационное воздействие этих газов на атмосферу увеличилось более чем на треть. Никола Крастев поговорил об этом с Оксаной Тарасовой из ВМО.

*****

ОТ: Мы опять говорим о том, что концентрация основных парниковых газов в атмосфере возросла, опять они достигли своих максимальных значений. Концентрация двуокиси углерода (СО2) возросла на 2,9 частиц на миллион — это максимальный прирост, который мы когда- либо видели за последние 30 лет. Концентрация метана тоже возросла на 6 частиц на миллиард, и концентрация закиси азота тоже возросла на 0,8 частиц на миллиард. Концентрация всех основных парниковых газов в атмосфере возросла.

НК: Некоторые ученые полагают, что все эти процессы не обязательно связаны с деятельностью человека, а, возможно, являются результатом циклических природных явлений. Так ли это?

ОТ: Когда мы говорим об изменении концентрации двуокиси углерода, СО2, собственно говоря, он является основным, наиболее важным антропогенным парниковым газом — не надо забывать и про водяной пар, однако водяной пар не имеет антропогенных источников, связанных с деятельностью человека. Когда мы говорим про парниковые газы, связанные с деятельностью человека, то, естественно, самый важный, самый основной газ – двуокись углерода (СО2). Этот газ, если мы рассмотрим его традиционное воздействие на атмосферу, то он оказывает порядка 84 процентов воздействия, увеличения радиационного воздействия на атмосферу и, соответственно, потепления за последние 10 лет. И если мы возьмем весь индустриальный период развития – это с 1750 г. до настоящего времени, то только СО2 вносит 65 процентов вклада в увеличение радиационного воздействия на атмосферу среди всех долгоживущих парниковых газов. Изотопный состав СО2 показывает, что этот углерод идет из сжигания органического топлива. С другой стороны, измерение содержания кислорода в атмосфере также показывает, что когда мы сжигаем что-то органическое – молекула углерода должна окислиться, то есть она должна взять кислород из атмосферы, то есть концентрация кислорода в атмосфере уменьшается. Все это показывает на то, что увеличение СО2 в атмосфере связано с сжиганием органического топлива, что само по себе является деятельностью человека.

НК: Данные, выводы нового Бюллетеня по парниковым газам – они дают повод к беспокойству или нет?

ОТ: Естественно, они не просто дают повод к тревоге и беспокойству, выводы показывают, что надо действовать быстро, потому что то, что мы видим, например, концентрация СО2 – как она растет быстро в атмосфере, концентрация не просто растет, она растет экспоненциально. И если мы посмотрим на радиационное воздействие СО2 и всех остальных парниковых газов – то увеличение суммарного радиационного воздействия всех парниковых газов увеличилось на 34% с 1990 года. Это серьезная цифра.

НК: В Бюллетене даются рекомендации или нет?

ОТ: Этот бюллетень мы специально подготовили в этом году раньше, чем обычно, чтобы наблюдения, которые мы проводим в атмосфере, могли быть использованы для обсуждения различных сценариев и миссий или в качестве информации для тех людей, которые принимают решения. Наш Бюллетень в этом году имеет специальную ставку по поводу закисления океана. Поскольку, как я сказала, самый главный парниковый газ это СО2 — 25 процентов СО2, который люди выбрасывают в атмосферу, усваивается океаном. Когда СО2 растворяется в океане, то океан становится более кислым или точнее – становится менее щелочным. Это имеет далеко идущие последствия для биосистемы океана. В Бюллетене мы впервые включили окисление океана, потому что сейчас очень много всяких инициатив идет, типа того, что надо аэрозоли уменьшать, короткоживущие примеси уменьшать, а проблема-то собственно, – не в кратко живущих и не в аэрозолях, проблема в том, что очень много СО2 мы выбрасываем и никуда он не девается. СО2 остается в атмосфере от сотен до тысячи лет.

Парниковый эффект: для чего он нужен и как влияет на изменение климата

Углекислый газ (CO₂) — считается важнейшим парниковым газом антропогенного происхождения. Углекислый газ возникает и естественным путем при круговороте углерода, но именно человек увеличил его концентрацию в атмосфере на 47% с момента индустриальной революции. [1]

Метан (CH₄) — по своему парниковому эффекту метан считается даже сильнее, чем углекислый газ, но в атмосфере его заметно меньше. Естественные источники — болота и термитники. Антропогенное происхождение — свалки, сельское хозяйство, добыча угля и природного газа.

Закись азота (N₂O) образуется при сжигании твердых отходов и ископаемого топлива. Значительная часть N₂O идет от сельского хозяйства.

Синтетические химические вещества, например, гидрофторуглероды, галогенированные углеводороды, гексафторид серы и другие синтетические газы. Основной источник — это химическая промышленность.

Озон (O₃) — естественным образом встречается в стратосфере и тропосфере Земли и не вызывает значительного парникового эффекта. [2]

Водяной пар — по объему занимает первое место среди всех парниковых газов, однако прямые выбросы водяного пара влияют на парниковый эффект наименьшим образом. [3]

Сам по себе парниковый эффект — благо для нас, так как без него не было бы жизни на Земле. Если представить, что его не существует, средняя температура на Земле составляла бы -18℃, то есть реки и океаны всегда были бы замерзшими и нигде не росли растения. С его же помощью на нашей планете средняя температура достигает +15℃. [4]

Самый сильный парниковый эффект в Солнечной системе существует на Венере. Атмосфера планеты практически полностью состоит из углекислого газа, поэтому температура на поверхности Венеры достигает 475℃.

Источники парниковых газов

Воздействие парниковых газов на климат

В группу парниковых газов входят все виды газообразных соединений, оказывающие влияние на проницаемость атмосферы для солнечных лучей и тепловой энергии. Присутствие этих газов в атмосферном воздухе служит причиной того, что часть тепловой энергии, излучаемой поверхностью Земли, не уходит в космос, а остается в приземных воздушных слоях. Чем выше содержание в атмосферном воздухе парниковых газов, тем интенсивнее перегревается поверхность планеты.

Замечание 1

В течение геологической истории Земли их содержание постоянно менялось. Одновременно происходили изменения климатических показателей, а также ряда других параметров атмосферы, например, ее плотности, газового состава, прозрачности и т.д., во многом определяющие особенности жизнедеятельности организмов. Считается, что начиная с каменноугольного периода палеозойской эры (т.е. около 370 миллионов лет назад) содержание газов, способствующих парниковому эффекту, стабилизировалось на уровне, позволяющем поддерживать температурное равновесие планеты.

В состав группы парниковых газов входят:

• водяные пары,
• углекислый газ,
• метан,
• фреоны,
• а также оксиды азота и озон.

Естественные источники парниковых газов

До начала промышленной эры, основными источниками парниковых газов в атмосфере служили: испарение воды с поверхности Мирового океана, вулканическая деятельность и лесные пожары. В настоящее время вулканы выбрасывают в атмосферу около 0,15–0,26 млрд. тонн углекислого газа в год. Специфика вулканической деятельности заключается в крайне неравномерном поступлении оксида углерода в атмосферу.

Много его выделяется при крупных извержениях, которые происходят сравнительно редко – менее одного за десятилетие. При этом, наряду с парниковыми газами, вулканы выбрасывают и огромное количество пыли, что способствует снижению поступления солнечной радиации и некоторому похолоданию. Как показывают современные исследования, эффект наиболее крупных извержений может вызвать изменение температуры на Земле порядка нескольких десятых долей градуса, и продолжаться несколько лет. Количество водяного пара, поступающее в атмосферу за тот же период, эквивалентно испарению 355 тысяч кубических километров воды.

Антропогенные источники парниковых газов

С интенсификацией промышленности парниковые газы стали поступать в атмосферу в процессе сжигания ископаемого топлива (углекислый газ), при разработках нефтяных месторождений (метан), из-за потерь хладагентов и использования аэрозолей (фреоны), ракетных запусков (оксиды азота), работе автомобильных моторов (озон). Помимо этого, промышленная деятельность человека способствовала сокращению лесных территорий – основных природных поглотителей углекислого газа на материках.

Теоретически, при полном сжигании ископаемого топлива (при условии исчерпания всех его месторождений) в атмосферу поступит примерно такое же количество углекислого газа, которое было в течение геологической истории выведено из нее в процессе фотосинтеза и законсервировано в виде ископаемого углерода.

Поскольку самые древние (и маломощные) месторождения каустобиолитов относятся к девонскому периоду, можно предположить, что содержание углекислого газа в атмосфере будет немногим меньше, чем к концу этого периода или к началу следующего, каменноугольного периода (поскольку полная выработка всех полезных компонентов в современных месторождениях не только экономически невыгодна, но и технически крайне трудна). В это время уже существовала развитая жизнь, в том числе и наземная, однако климат существенно отличался от современного. Он был значительно теплее, более влажным, атмосфера отличалась большей плотностью. Содержание кислорода в атмосфере было близко к современному, а углекислого газа существенно больше – около 0,2%, т.е примерно в 5,6 раз выше, чем сейчас.

Замечание 2

В XX столетии доля углекислого газа в структуре атмосферы вследствие сжигания больших объемов органического топлива и за счет сокращения площадей лесов уже выросла на 13 процентов.

«О государственном регулировании выбросов парниковых газов»

Рекомендации

Проведя с участием членов Совета Федерации, представителями Министерства экономического развития Российской Федерации, Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации, Министерства энергетики Российской Федерации, Федеральной службы по надзору в сфере природопользования, Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, представителей генерирующих компаний, научно-исследовательских учреждений и общественных организаций обсуждение актуальных проблем государственного регулирования выбросов парниковых газов, участники «круглого стола» отмечают следующее.
В настоящее время проблема влияния выбросов парниковых газов на изменение климата приобрела самый серьезный уровень публичной дискуссии, как на международном уровне, так и в России.
Влияние парниковых газов на изменение климата характеризуется именно как «проблема», актуальность которой разделяется, как среди большей части международного академического сообщества, так и на уровне правительств. Хотя существуют и альтернативные мнения части научного сообщества относительно негативного влияния эмиссии парниковых газов на изменение климата.
 Согласно Концепции формирования системы мониторинга, отчетности и проверки объема выбросов парниковых газов в Российской Федерации (утверждена в рамках реализации распоряжения Правительства Российской Федерации № 716 от 22.04.2015) оценка антропогенных выбросов парниковых газов осуществляется по следующим видам парниковых газов:
1. Двуокись углерода
2. Метан
3. Закись азота
4. Гидрофторуглероды
5. Перфторуглероды
6. Гексафторид серы
7. Трифторид азота
Совокупные выбросы данных видов парниковых газов выражаются в гигаграммах (=1000 тонн выбросов СО₂) СО₂-эквивалента.

Для России вопрос повышения глобальной температуры с последующим изменением климата особенно актуален по причине того, что отечественная экономика по текущей отчетности входит в первую пятерку стран с наибольшей эмиссией углекислого газа, занимая четвертую позицию (4,6%). Структура эмиссии российской экономики по газам распределена следующим образом: углекислый газ — 63,1%, метан — 32,4%.
Сегодня уже существует относительный консенсус в рядах как зарубежного, так и отечественного академического сообщества относительно существенной роли антропогенного фактора в глобальном изменении климата. При этом, согласно данным климатических наблюдений Росгидромета, для России повышение температуры будет идти темпами, опережающими среднемировые. Так, согласно оценкам Росгидромета за 2017 год, потепление климата на территории России происходит примерно в 2.5 раза интенсивнее, чем в среднем по Земному шару.
С одной стороны, это создает для отечественной экономики очевидные преимущества в таких отраслях как сельское хозяйство, транспорт, лесное хозяйство, с другой стороны — ведет к изменениям климата, часть из которых — труднопрогнозируемые, в том числе и по масштабу ущерба вызываемых данными изменениями опасных погодных явлений. Необходимо прогнозирование характера и масштаба потенциальных изменений климата и вызванных ими природно-климатических явлений.
В части национального вклада в создание глобальной репрезентативной системы мониторинга выбросов парниковых газов Российская Федерация строго выполняет свои обязательства по предоставлению национальной отчетности по объему эмиссии парниковых газов российской экономикой. Отчетность об объеме выбросов парниковых газов российской экономикой основана на оценке антропогенных выбросов из источников выбросов и абсорбции поглотителями парниковых газов (Оценки), которую проводит Росгидромет в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 01.03.2006 № 278-р согласно обязательствам Российской Федерации в рамках Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Согласно данным Оценки за последние несколько лет Российская Федерация достигла значений по объему выбросов парниковых газов на уровне 70% от объема выбросов 1990 года, что является перевыполнением обязательств по сокращению выбросов парниковых газов, которые Россия взяла на себя в рамках международных договоренностей. Целевой показатель по снижению к 2020 году объема выбросов парниковых газов до уровня не более 75% от объема выбросов в 1990 году был закреплен в соответствующем указе Президента «О сокращении выбросов парниковых газов». В настоящее время данный показатель выполняется, несмотря на некоторый рост объема выбросов за последний год: с 2 818 171 345 тонн СО₂-эквивалента в 2017 году до 2 947 855 077 тонн СО₂-эквивалента в 2018 году, — то есть на 4.4% и находится в пределах допустимого в соответствии с указом Президента и международными обязательствами Российской Федерации. Такие показатели сокращения выбросов парниковых газов стали результатом, в том числе и государственной политики в сфере сокращения выбросов парниковых газов и повышения энергоэффективности в различных отраслях экономики.
Тем не менее, работа по созданию комплексной системы государственного регулирования выбросов парниковых газов на данный момент не закончена. В настоящее время ведется активная работа по законодательному обеспечению создания и функционирования государственной системы мониторинга и контроля выбросов парниковых газов. На сегодняшний день существует перечень базовых нормативно-правовых актов, определяющих архитектуру государственного регулирования выбросов парниковых газов в Российской Федерации. К ним можно отнести:
1. Климатическую доктрину Российской Федерации, утвержденную Распоряжением Президента Российской Федерации от 17.12.2009 № 861-рп;
2. Комплексный план реализации Климатической доктрины за период до 2020 г., утвержденную распоряжением Правительства Российской Федерации от 25.04.2011 № 730-р;
3. Указ Президента Российской Федерации от 30 сентября 2013 года №752 «О сокращении выбросов парниковых газов»;
4. План мероприятий по обеспечению к 2020 сокращения объема выбросов парниковых газов, утвержденный распоряжением Правительства Российской Федерации от 02.04.2014 №504-р.
В данных документах акцент государственной политики делался на создании системы государственного мониторинга выбросов парниковых газов, а также поддержке добровольных проектов повышения энергетической эффективности и сокращения выбросов парниковых газов.
В 2016 году Российская Федерация подписала Парижское соглашение по борьбе с изменением климата. В целях подготовки к ратификации соглашения распоряжением Правительства от 03.11.2016 №2344-р утвержден «план реализации комплекса мер по совершенствованию государственного регулирования выбросов парниковых газов и подготовки к ратификации Парижского соглашения» (далее — План мероприятий). План мероприятий, представляя собой фактически «дорожную карту», включает в себя ряд ключевых пунктов, разработка и принятие которых завершило создание комплексной системы государственного регулирования выбросов парниковых газов. Однако часть наиболее существенных пунктов плана так и не были представлены для общественного обсуждения, не представлены бизнес- сообществу для формирования консолидированной позиции в отношении предлагаемых норм регулирования.
В частности, Министерством экономического развития Российской Федерации так и не был представлен в установленный срок ответ на запрос члена Совета Федерации Орденова Г.И. от 01.02.2019 № 34–02.5/ГО о направлении копии докладов Министерства экономического развития Российской Федерации (далее — Минэкономразвития России) «Отчет с оценкой социально-экономических последствий ратификации Парижского соглашения» и «О модели государственного регулирования выбросов парниковых газов в Российской Федерации».
Такая позиция Минэкономразвития России может свидетельствовать о том, что не выполнена часть пунктов, входящих в План мероприятия, хотя именно в модели государственного регулирования парниковых газов должны быть установлены основные принципы государственной политики в этой области регулирования. Более того, в соответствии с п. 7 Плана мероприятий, Минэкономразвития России должен был разработать проект федерального закона о государственном регулировании выбросов парниковых газов, который по логике Плана мероприятий должен стать результатом принятия более рамочного документа — модели государственного регулирования парниковых газов. Однако в силу отсутствия последнего, данный документ не упоминается в тексте проекта федерального закона, разработанного Минэкономразвития России, размещенного 04 декабря 2018 года на федеральном портале проектов нормативных правовых актов (проект федерального закона «О государственном регулировании выбросов парниковых газов и о внесении изменений в некоторые законодательные акты», ID проекта 02/04/12–18/00086521) (далее — Законопроект).
Предложенная в Законопроекте система регулирования, основанная на внедрении рыночного принципа оборота «углеродных единиц», не учитывает статус подготовки международных правил, которые должны быть установлены на международном уровне (частично – Парижским соглашением по климату), и которые установят рамочные принципы внедрения рыночных и нерыночных механизмов сокращения выбросов парниковых газов на национальном уровне для стран, ратифицировавших соглашения. В связи с тем, что данные правила еще не утверждены, создается риск внедрения национального регулирования, которое не будет сочетаться с международным подходом в этой сфере. В связи с этим, в случае ратификации Российской Федерацией Парижского соглашения, это создает риски для гармонизации национального регулирования выбросов парниковых газов с международными нормами, которые еще предстоит разработать международному сообществу.
В дополнение к этому, к законопроекту поступил ряд существенных замечаний со стороны предпринимательского сообщества в лице Российского союза промышленников и предпринимателей (далее — РСПП).
В частности, предпринимательское сообщество выступает против внедрения таких методов государственного регулирования парниковых газов, как установление целевых показателей выбросов парниковых газов по секторам экономики и следующее за данными показателями установление разрешений на выбросы парниковых газов для юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, осуществляющих хозяйственную и иную деятельность, на которых распространяется государственное регулирование выбросов парниковых газов. Вкупе с введением сбора за выбросы парниковых газов, а также установлением требований для государственных компаний и естественных монополий по реализации проектов по сокращению выбросов парниковых газов, это приведет к росту тарифов и цен на услуги естественных монополий, росту темпов инфляции. Как следствие, по мнению предпринимательского сообщества, это негативным образом скажется на благосостоянии граждан и инвестиционных планах компаний, а также вынудит компании, реализующие добровольные программы повышения энергетической эффективности и сокращения выбросов парниковых газов, отказаться от данных программ.
Помимо этого, введение законопроектом ограничивающих норм, которые вступят в силу в 2022–2025 гг., по мнению РСПП, негативно отразится на инвестиционной активности российских компаний уже в краткосрочной перспективе. Согласно позиции предпринимательского сообщества, это связано с тем, что основная часть запускаемых сейчас ключевых инвестиционных проектов в отраслях, на которые приходится основной объем эмиссии парниковых газов, имеет сроки реализации до 2025 года и далее со сроками окупаемости 10–15 лет и более. Наибольший негативный эффект ожидается от введения сбора за превышение объемов разрешенных выбросов парниковых газов.
При этом на данный момент остаются неясными стратегия, целевые ориентиры снижения выбросов парниковых газов и прочие параметры указанного регулирования. Отсутствие связи между целевыми показателями по отраслям, а также обязательствами и стратегиями Российской Федерации по снижению влияния на климат создает оторванную от реальности схему, которая не может быть эффективной.
По мнению PCПП, существующее на данный момент государственное регулирование парниковых газов, основанное на реализации эмитентами добровольных программ повышения энергетической эффективности и сокращения выбросов парниковых газов, доказало свою эффективность. По мнению предпринимательского сообщества, в первую очередь об этом свидетельствует тот факт, что российская экономика уже выполнила свои обязательства по сокращению выбросов парниковых газов до уровня 70% от уровня выбросов 1990 года.
Помимо этого, по мнению РСПП предлагаемая Законопроектом система обязательной отчетности и необходимость ее верификации, а также обязанность эмитентов по инвентаризации выбросов парниковых газов, приведет к неоправданному росту административных издержек предприятий, а для государства — к издержкам по администрированию выполнения данных требований.
Часть российских предприятий, имеющих высокий индекс эмиссии парниковых газов, уже реализуют добровольные проекты по сокращению выбросов парниковых газов и повышению энергетической эффективности. В частности, концерн «КАМАЗ» наращивает темпы выпуска транспортных средств, работающих на газомоторном топливе, а также предлагает покупателям конкурентоспособные условия для приобретения такого транспорта. Планы по расширению линейки транспортных средств, использующих газомоторное топливо, основаны на общем векторе государственной политики по поддержке данного вида топлива. В настоящее время разрабатывается государственная программа Российской Федерации «Развитие рынка газомоторного топлива», а на региональном уровне, в частности, в республике Татарстан уже приняты региональные программы по стимулирования перехода транспорта на газомоторное топливо, которое по своим характеристикам углеродоемкости кратно ниже нефтепродуктовых видов топлива.
Также крупные промышленные предприятия показывают примеры добровольной корпоративной политики снижения угледородоемскости продукции. К примеру, ОК РУСАЛ приняла корпоративную климатическую стратегию, направленную на снижение показателя выбросов СО₂-эквивалента до уровня 2.7 тонн на 1 тонну алюминия путем увеличения доли безуглеродных источников энергии и инвестиций в компенсационное лесовосстановление.
Другие крупные промышленные предприятия со значительным объемом эмиссии сделали значительный вклад в повышение энергетической эффективности и снижение эмиссии парниковых газов.
Тем не менее, позиция профильных федеральных органов государственной власти — Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации (далее — Минприроды России) и Федеральной службы по надзору в сфере природопользования (далее — Росприроднадзор) в отношении необходимости ужесточения государственного регулирования выбросов парниковых газов остается неизменной.
По мнению Минприроды России и Росприроднадзора существующая модель государственного регулирования выбросов парниковых газов, основанная на добровольной инвентаризации объема выбросов парниковых газов в субъектах Российской Федерации, а также добровольный характер реализации проектов сокращения выбросов парниковых газов хозяйствующими субъектами не позволяет выстроить систему, предоставляющую органам власти исчерпывающую информацию об объеме выбросов парниковых газов в связи с уведомительным характером предоставления данных об объеме выбросов парниковых газов. Росприроднадзор обладает только полномочиями по постановке на учет предприятий, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду. Однако у ведомства отсутствуют полномочия по проверке соответствия фактических объемов выбросов парниковых газов задекларированным объемам.
Однако в этом отношении необходимо отметить два важных момента. Во‑первых, в настоящее время добровольная инвентаризация выбросов парниковых газов в субъектах Российской Федерации не носит системный характер, как и анализ ее итогов на федеральном уровне. Последнее обобщение информации о данной работе на уровне субъектов Российской Федерации проводилось по итогам за 2017 год. Согласно этой информации, в 2017 году инвентаризация была проведена лишь в 11 субъектах Российской Федерации, 12 субъектов направляли информацию о планах по проведению инвентаризации. В отношении остальных субъектов федерации информация недоступна. Во‑вторых, в соответствии с приказом Министерства энергетики Российской Федерации (далее — Минэнерго России) от 23.07.2012 №340 «Об утверждении перечня предоставляемой субъектами электроэнергии информации, форм и порядка ее предоставления» компании, чья суммарная мощность генерации электроэнергии превышает 500кВт, обязаны предоставлять в Минэнерго России информацию по выбросам парниковых газов. В этой части важно отметить, что доля сегмента «Энергетика» в структуре выбросов парниковых газов российской экономикой составляет 82%.
Информация, предоставляемая в Минэнерго России объектами электрогенерации, хотя и предоставляется в Минприроды России и Росприроднадзор с целью подготовки национального доклада о кадастре антропогенных выбросов, не используется с целью верификации достоверности данных, предоставляемых объектами электроэнергетики, при их постановке на учет, как объектов негативного воздействия на окружающую среду.
Следовательно, налицо две существенных проблемы государственной политики в области государственного регулирования парниковых газов. Во‑первых, недостаточная координация работы уполномоченных органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации в части работы по инвентаризации выбросов парниковых газов со стороны Минприроды России, во‑вторых, отсутствие межведомственного взаимодействия между федеральными органами исполнительной власти в части обмена имеющейся информацией об объемах выбросов парниковых газов.
Также в настоящее время идет дискуссия о том, насколько объективной и репрезентативной является система оценки поглотительной способности лесов. В частности, со стороны части экспертов звучат предложения по пересмотру методики, используемой Минприроды России для оценки поглотительной способности российских лесов (Распоряжение Минприроды России от 30.06.2017 №20-р «О методических указаниях по количественному определению объема поглощения парниковых газов»). Данная методика основывается на разработках Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН и Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН, прошла верификацию Межправительственной группы экспертов по изменению климата, которая на регулярной основе готовит методические доклады в ООН, в комитет Рамочной Конвенции по изменению климата (далее — РКИК) с целью корректировки руководящих указаний РКИК, являющихся основой для выработки национальных способов подсчета национальной поглотительной способности лесов странами-сторонами РКИК. Одна из основных претензий к данной методики заключается в том, что поглотительная способность российских лесов по результатам ее применения уступает поглотительной способности лесных насаждений с существенно меньшими площадями в других странах.
Существует альтернативная методика, разработанная Всероссийским научно-исследовательским институтом лесоводства и механизации лесного хозяйства (далее — ВНИИЛМ), позволяющая увеличить поглотительную способность российских лесов в несколько раз. Базовое расхождение между методиками касается временного периода осреднения расчетов, который напрямую влияет на объем лесных насаждений, чья поглотительная способность используется для расчета конечной поглотительной способности лесов. В частности, согласно значениям в оценке Минприроды России, прогнозная среднегодовая поглотительная способность российских лесов (при сохранении существующей модели лесопользования) в период 2021–2030 годов составит 450–500 млн. тонн СО₂/год с тенденцией к снижению к 2040 году в 2 раза при условии сохранения существующей модели лесопользования. При этом, согласно методике ВНИИЛМ, поглотительная способность российский лесов к 2040 году будет расти и к 2020 году составит более 2 млрд. тонн СО₂/год. Помимо описанной выше причины такого кардинального расхождения, заключенной в базовом подходе к формированию методики, в методике ВНИИЛМ учитываются поглощения лесных насаждений, не входящих в государственный лесной фонд: резервные леса, лесные питомники и т. д. Также предлагается не учитывать объем выбросов парниковых газов, образующих в результате пожаров на землях государственного лесного фонда, что снижает общий объем эмиссии Российской Федерации на 30 млн. тонн СО₂/год.
Несмотря на значительные расхождения в методологии оценки, обе методики основываются на данных государственного лесного реестра, достоверность которого, по мнению части экспертов, вызывает большие опасения. По оценкам исследователей Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, только 22% материалов ГЛР достоверны.
Подчеркивая принципиальную важность осуществления комплексного подхода к государственной политике регулирования выбросов парниковых газов, основанного на оценке эффективности существующих механизмов инструментов ее реализации, а также всесторонней оценке регулирующего воздействия регуляторных инициатив в данной сфере, участники «круглого стола» рекомендуют:

Правительству Российской Федерации:

1. При рассмотрении проекта федерального закона «О государственном регулировании выбросов парниковых газов в Российской Федерации и внесении изменений в другие законодательные акты»:
принять во внимание замечания предпринимательского сообщества и учесть обозначенные риски при рассмотрении законопроекта;
провести сравнительный анализ эффективности реализации предлагаемых законопроектом мер и реализации хозяйствующими субъектами добровольных проектов по повышению энергетической эффективности, учитывая, как вклад в снижение выбросов парниковых газов, так и долгосрочные социально-экономические последствия реализации различных механизмов снижения выбросов парниковых газов. Провести оценку соответствия текста законопроекта мерам по реализации положений распоряжения Правительства от 03 декабря 2016 г. № 2344-р «План реализации комплекса мер по совершенствованию государственного регулирования выбросов парниковых газов и подготовки к ратификации Парижского соглашения» в части отсутствия учета рамочного документа — модели государственного регулирования выбросов парниковых газов в Российской Федерации, определяющего базовые принципы государственной политики в сфере регулирования выбросов парниковых газов;
провести оценку эффективности мер по реализации существующих полномочий федеральными органами исполнительной власти и органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации по инвентаризации источников выбросов парниковых газов с последующими выводами о необходимости корректировки нормативно-правовой базы;
2. Провести анализ эффективности межведомственного взаимодействия федеральных органов исполнительной власти в части обмена информацией о выбросах парниковых газов хозяйствующими субъектами;
3. Ускорить согласование и принятие нормативных правовых актов, необходимых для реализации Федерального закона от 19 июля 2018 г. № 212-ФЗ «О внесении изменений в Лесной кодекс Российской Федерации и отдельные законодательные акты Российской Федерации в части совершенствования воспроизводства лесов и лесоразведения»;

Министерству экономического развития российской Федерации:

4. В дальнейшей работе по разработке нормативных правовых актов в сфере государственного регулирования выбросов парниковых газов учитывать вклад различных отраслей экономики в образование объемов выбросов парниковых газов в Российской Федерации, используя дифференцированный подход при выработке стимулирующих механизмов по их сокращению, которые соответствовали бы удельному весу отраслей экономики в образовании выбросов парниковых газов;
5. При дальнейшей работе над проектом федерального закона «О государственном регулировании выбросов парниковых газов в Российской Федерации и внесении изменений в другие законодательные акты» представить обоснование затрат государства и хозяйствующих субъектов на создание и поддержание функционирования предлагаемой к созданию системы государственного мониторинга и регулирования выбросов парниковых газов;

Министерству природных ресурсов и экологии РФ:

6. Продолжить работу по выполнению национальных обязательств Российской Федерации в рамках Рамочной конвенции по изменению климата ООН;
7. Разработать и внести в Правительство Российской Федерации предложения по комплексу мер, направленных на повышение достоверности данных государственного лесного реестра, основанных на инвентаризации лесного фонда Российской Федерации, с целью корректировки и актуализации методики расчета поглощающей способности парниковых газов российскими лесами;
8. Провести совместно с профильными научными учреждениями в сфере лесного хозяйства анализ существующих методов формирования информационной базы Государственного лесного реестра на предмет включения в перечень используемых методов последних научных разработок отечественных научных учреждений (дистанционное спутниковое зондирование, методики расчета ущерба от лесных пожаров, расчет динамики объемов лесных насаждений вне лесного фонда) с целью дальнейшего использования в работе при совершенствовании методики поглотительной способности парниковых газов российскими лесами;
9. Продолжить работу по подготовке проекта федерального закона о «поглотительных инвестициях» — инвестициях хозяйствующих субъектов в лесовосстановление и лесоразведение;
10. Провести актуализацию информации о реализации субъектами Российской Федерации полномочий в области инвентаризации источников выбросов парниковых газов;
11. Представить предложения по совершенствованию координации работы органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации по добровольной инвентаризации объема выбросов парниковых газов.

 

Выбросы парниковых газов: причины и источники

За борьбой с глобальным потеплением и изменением климата стоит увеличение количества парниковых газов в нашей атмосфере. Парниковый газ — это любое газообразное соединение в атмосфере, которое способно поглощать инфракрасное излучение, тем самым задерживая и удерживая тепло в атмосфере. Увеличивая тепло в атмосфере, парниковые газы вызывают парниковый эффект, который в конечном итоге приводит к глобальному потеплению.

Солнечная радиация и «парниковый эффект»

Глобальное потепление — не новое понятие в науке.Основы этого явления были разработаны более века назад Сванте Аррениусом в 1896 году. Его статья, опубликованная в Philosophical Magazine и Journal of Science, была первой, в которой количественно определен вклад углекислого газа в то, что ученые теперь называют «теплицей». эффект.»

Парниковый эффект возникает из-за того, что солнце бомбардирует Землю огромным количеством излучения, которое поражает атмосферу Земли в виде видимого света, а также ультрафиолетового (УФ), инфракрасного (ИК) и других типов излучения, невидимых для человеческого глаза. .Около 30 процентов излучения, падающего на Землю, отражается обратно в космос облаками, льдом и другими отражающими поверхностями. По данным НАСА, оставшиеся 70 процентов поглощаются океанами, землей и атмосферой.

Поглощая радиацию и нагреваясь, океаны, суша и атмосфера выделяют тепло в виде теплового инфракрасного излучения, которое выходит из атмосферы в космос. По данным НАСА, баланс между входящей и исходящей радиацией поддерживает общую среднюю температуру Земли на уровне 59 градусов по Фаренгейту (15 градусов по Цельсию).

Этот обмен входящей и исходящей радиацией, которая нагревает Землю, называется парниковым эффектом, потому что теплица работает примерно так же. Поступающее УФ-излучение легко проходит через стеклянные стены теплицы и поглощается растениями и твердыми поверхностями внутри. Однако более слабое ИК-излучение с трудом проходит через стеклянные стены и задерживается внутри, нагревая теплицу.

Как парниковые газы влияют на глобальное потепление

Газы в атмосфере, поглощающие радиацию, известны как «парниковые газы» (иногда сокращенно ПГ), потому что они в значительной степени ответственны за парниковый эффект.Парниковый эффект, в свою очередь, является одной из основных причин глобального потепления. По данным Агентства по охране окружающей среды (EPA), наиболее важными парниковыми газами являются водяной пар (h3O), диоксид углерода (CO2), метан (Ch5) и закись азота (N2O). «Хотя кислород (O2) является вторым по распространенности газом в нашей атмосфере, O2 не поглощает тепловое инфракрасное излучение», — сказал Майкл Дейли, доцент кафедры экологических наук в колледже Ласелл в Массачусетсе.

Хотя некоторые утверждают, что глобальное потепление — это естественный процесс и что парниковые газы присутствовали всегда, количество газов в атмосфере за последнее время резко возросло.До промышленной революции содержание CO2 в атмосфере колебалось от 180 частей на миллион (частей на миллион) во время ледниковых периодов и 280 частей на миллион во время межледниковых периодов тепла. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), после промышленной революции количество CO2 увеличивалось в 100 раз быстрее, чем при завершении последнего ледникового периода.

Фторированные газы, то есть газы, в которые был добавлен элемент фтор, включая гидрофторуглероды, перфторуглероды и гексафторид серы, образуются в ходе промышленных процессов и также считаются парниковыми газами.Хотя они присутствуют в очень малых концентрациях, они очень эффективно улавливают тепло, что делает их газами с высоким «потенциалом глобального потепления» (ПГП).

Хлорфторуглероды (ХФУ), которые когда-то использовались в качестве хладагентов и аэрозольных пропеллентов до тех пор, пока они не были прекращены международным соглашением, также являются парниковыми газами.

Существует три фактора, влияющих на степень влияния парникового газа на глобальное потепление, а именно:

• Его изобилие в атмосфере.
• Как долго он остается в атмосфере.
• Его потенциал глобального потепления.

Углекислый газ оказывает значительное влияние на глобальное потепление, отчасти из-за его большого количества в атмосфере. По данным EPA, в 2016 году выбросы парниковых газов в США составили 6 511 миллионов метрических тонн (7 177 миллионов тонн) эквивалента углекислого газа, что равняется 81 проценту всех парниковых газов антропогенного происхождения, что на 2,5 процента меньше, чем годом ранее. Кроме того, CO2 остается в атмосфере в течение тысяч лет.

Однако, по данным EPA, метан примерно в 21 раз более эффективно поглощает излучение, чем CO2, что дает ему более высокий рейтинг GWP, даже несмотря на то, что он остается в атмосфере всего около 10 лет.

Источники парниковых газов

Некоторые парниковые газы, такие как метан, образуются в результате сельскохозяйственных работ, включая навоз домашнего скота. Другие, такие как CO2, в значительной степени являются результатом естественных процессов, таких как дыхание, и сжигания ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и газ.

Согласно исследованию, опубликованному Университетом Дьюка, второй причиной выброса CO2 является вырубка лесов. Когда деревья убивают для производства товаров или тепла, они выделяют углерод, который обычно сохраняется для фотосинтеза.Согласно Глобальной оценке лесных ресурсов 2010 года, в результате этого процесса в атмосферу попадает около миллиарда тонн углерода в год.

Согласно EPA, лесное хозяйство и другие методы землепользования могут компенсировать некоторые из этих выбросов парниковых газов.

«Пересадка помогает уменьшить накопление углекислого газа в атмосфере, поскольку растущие деревья поглощают углекислый газ посредством фотосинтеза», — сказал Дейли Live Science. «Однако леса не могут улавливать весь углекислый газ, который мы выбрасываем в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива, и сокращение выбросов ископаемого топлива по-прежнему необходимо, чтобы избежать накопления в атмосфере.«

Во всем мире выбросы парниковых газов являются источником серьезной озабоченности. По данным НАСА, с начала промышленной революции до 2009 года уровни CO2 в атмосфере увеличились почти на 38 процентов, а уровни метана — на колоссальные 148 процентов. , и большая часть этого увеличения пришлась на последние 50 лет. Из-за глобального потепления 2016 год был самым теплым годом за всю историю наблюдений, а 2018 год станет четвертым самым теплым годом, а 20 самых жарких лет за всю историю наблюдений пришли на период после 1998 года. , по данным Всемирной метеорологической организации.

«Наблюдаемое нами потепление влияет на атмосферную циркуляцию, что влияет на характер осадков во всем мире», — сказал Йозеф Верне, доцент кафедры геологии и планетологии Университета Питтсбурга. «Это приведет к большим экологическим изменениям и вызовам для людей во всем мире».

Будущее нашей планеты

Если нынешние тенденции сохранятся, ученые, правительственные чиновники и растущее число граждан опасаются, что наихудшие последствия глобального потепления — экстремальные погодные условия, повышение уровня моря, исчезновение растений и животных, закисление океана, серьезные изменения климата. и беспрецедентные социальные потрясения — неизбежны.

В ответ на проблемы, вызванные глобальным потеплением из-за парниковых газов, правительство США в 2013 году разработало план действий по борьбе с изменением климата. А в апреле 2016 года представители 73 стран подписали Парижское соглашение, международный пакт по борьбе с изменением климата путем инвестирования в устойчивое будущее с низким уровнем выбросов углерода в соответствии с Рамочной конвенцией Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН). США были включены в число стран, которые согласились с соглашением в 2016 году, но начали процедуру выхода из Парижского соглашения в июне 2017 года.

По данным EPA, выбросы парниковых газов в 2016 году были на 12 процентов ниже, чем в 2005 году, отчасти из-за значительного сокращения сжигания ископаемого топлива в результате перехода на природный газ из угля. Более теплые зимние условия в те годы также уменьшили потребность многих домов и предприятий в повышении температуры.

Исследователи во всем мире продолжают работать над поиском способов снижения выбросов парниковых газов и смягчения их последствий. По словам Дины Лич, доцента биологических наук и наук об окружающей среде в Университете Лонгвуд в Вирджинии, одно из возможных решений, которое изучают ученые, — это высосать углекислый газ из атмосферы и закопать его под землей на неопределенное время.

«Что мы можем сделать, так это минимизировать количество углерода, которое мы помещаем туда, и, как результат, минимизировать изменение температуры», — сказал Лич. «Однако окно действий быстро закрывается».

Дополнительные ресурсы :

Эта статья была обновлена ​​3 января 2019 г. участником Live Science Рэйчел Росс.

парниковых газов | Определение, выбросы и парниковый эффект

Двуокись углерода (CO ₂ ) является наиболее значительным парниковым газом.Природные источники атмосферного CO ₂ включают выделение газов из вулканов, горение и естественный распад органических веществ, а также дыхание аэробными (потребляющими кислород) организмами. Эти источники уравновешиваются в среднем набором физических, химических или биологических процессов, называемых «стоками», которые имеют тенденцию удалять CO ₂ из атмосферы. Значительные естественные поглотители включают наземную растительность, которая поглощает CO ₂ во время фотосинтеза.

Ряд океанических процессов также действуют как поглотители углерода.Один из таких процессов, «насос растворимости», включает спуск с поверхности морской воды, содержащей растворенный CO ₂ . Другой процесс, «биологический насос», включает поглощение растворенного CO ₂ морской растительностью и фитопланктоном (небольшими, свободно плавающими фотосинтезирующими организмами), живущими в верхних слоях океана, или другими морскими организмами, которые используют CO ₂ для строить скелеты и другие конструкции из карбоната кальция (CaCO ₃ ). Когда эти организмы умирают и падают на дно океана, их углерод транспортируется вниз и в конечном итоге закапывается на глубине.Долгосрочный баланс между этими естественными источниками и стоками приводит к фоновому или естественному уровню CO ₂ в атмосфере.

Напротив, деятельность человека увеличивает уровни CO в атмосфере ₂ , прежде всего, за счет сжигания ископаемого топлива (в основном нефти и угля и, во вторую очередь, природного газа для использования в транспорте, отоплении и производстве электроэнергии) и за счет производства цемента. Другие антропогенные источники включают выжигание лесов и расчистку земель.В настоящее время антропогенные выбросы приводят к ежегодному выбросу в атмосферу около 7 гигатонн (7 миллиардов тонн) углерода. Антропогенные выбросы равны примерно 3 процентам от общих выбросов CO ₂ из естественных источников, и эта усиленная углеродная нагрузка от деятельности человека намного превышает компенсирующую способность естественных поглотителей (возможно, на 2–3 гигатонны в год) .

обезлесение

Тлеющие остатки участка обезлесенной земли в тропических лесах Амазонки в Бразилии.По оценкам, на чистую глобальную вырубку лесов ежегодно приходится около двух гигатонн выбросов углерода в атмосферу.

© Brasil2 / iStock.com

CO ₂ соответственно накапливался в атмосфере со средней скоростью 1,4 частей на миллион (ppm) по объему в год в период с 1959 по 2006 год и примерно 2,0 ppm в год в период с 2006 по 2018 год. В целом, эта скорость накопления была линейный (то есть однородный во времени). Однако некоторые нынешние поглотители, такие как океаны, могут стать источниками в будущем.Это может привести к ситуации, когда концентрация CO ₂ в атмосфере растет с экспоненциальной скоростью (то есть со скоростью увеличения, которая также увеличивается со временем).

Кривая Килинга

Кривая Килинга, названная в честь американского ученого-климатолога Чарльза Дэвида Килинга, отслеживает изменения концентрации углекислого газа (CO ₂ ) в атмосфере Земли на исследовательской станции на Мауна-Лоа на Гавайях. Хотя эти концентрации испытывают небольшие сезонные колебания, общая тенденция показывает, что CO ₂ увеличивается в атмосфере.

Британская энциклопедия, Inc.

Естественный фоновый уровень углекислого газа изменяется во временных масштабах в миллионы лет из-за медленных изменений в дегазации в результате вулканической активности. Например, примерно 100 миллионов лет назад, в меловой период, концентрации CO ₂ были в несколько раз выше, чем сегодня (возможно, около 2000 ppm). За последние 700 000 лет концентрации CO ₂ варьировались в гораздо меньшем диапазоне (примерно от 180 до 300 ppm) в связи с теми же эффектами земной орбиты, связанными с наступлением и уходом ледниковых периодов эпохи плейстоцена.К началу 21 века уровни CO ₂ достигли 384 частей на миллион, что примерно на 37 процентов выше естественного фонового уровня примерно 280 частей на миллион, существовавшего в начале промышленной революции. Уровни CO ₂ в атмосфере продолжали расти и к 2018 году достигли 410 ppm. Согласно измерениям керна льда, такие уровни считаются самыми высокими по крайней мере за 800 000 лет и, согласно другим источникам доказательств, могут быть самыми высокими как минимум за 5 000 000 лет.

Радиационное воздействие, вызванное двуокисью углерода, приблизительно логарифмически зависит от концентрации этого газа в атмосфере. Логарифмическое соотношение возникает в результате эффекта насыщения, при котором по мере увеличения концентрации CO ₂ становится все труднее дополнительным молекулам CO ₂ влиять на «инфракрасное окно» (определенная узкая полоса длин волн в инфракрасном диапазоне). область, не поглощаемая атмосферными газами).Логарифмическое соотношение предсказывает, что потенциал потепления поверхности повысится примерно на ту же величину при каждом удвоении концентрации CO ₂ . При нынешних темпах использования ископаемого топлива ожидается, что к середине XXI века концентрации CO ₂ увеличатся вдвое по сравнению с доиндустриальными уровнями (когда концентрации CO ₂ , по прогнозам, достигнут 560 ppm). Удвоение концентрации CO ₂ будет означать увеличение радиационного воздействия примерно на 4 Вт на квадратный метр.Учитывая типичные оценки «чувствительности климата» в отсутствие каких-либо компенсирующих факторов, это увеличение энергии приведет к потеплению на 2–5 ° C (от 3,6 до 9 ° F) по сравнению с доиндустриальными временами. Общее радиационное воздействие антропогенных выбросов CO ₂ с начала индустриальной эпохи составляет примерно 1,66 Вт на квадратный метр.

Откуда берутся парниковые газы

В Соединенных Штатах большая часть выбросов антропогенных парниковых газов (ПГ), вызванных деятельностью человека, происходит в основном от сжигания ископаемых видов топлива — угля, природного газа и нефти — для использования в энергетических целях.Экономический рост (с краткосрочными колебаниями темпов роста) и погодные условия, влияющие на потребности в отоплении и охлаждении, являются основными факторами, определяющими количество потребляемой энергии. Цены на энергию и государственная политика также могут влиять на источники или типы потребляемой энергии.

Источники выбросов парниковых газов Оценка

Агентство по охране окружающей среды США (EPA) публикует оценки общих выбросов парниковых газов в США, чтобы выполнить годовые обязательства США в соответствии с Рамочной конвенцией Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН). ¹ Управление энергетической информации США (EIA) публикует оценки связанных с энергетикой выбросов углекислого газа (CO ₂ ) (выбросы в результате преобразования источников энергии / топлива в энергию) по источникам топлива и по секторам потребления топлива по месяцам. и год. ²

Двуокись углерода

В 2019 году выбросы CO ₂ составили около 80% от общих антропогенных выбросов парниковых газов в США (исходя из 100-летнего потенциала глобального потепления).На сжигание (сжигание) ископаемого топлива для получения энергии приходилось 74% общих выбросов парниковых газов в США и 92% общих антропогенных выбросов CO ₂ в США. Выбросы CO ₂ от других антропогенных источников и видов деятельности составили около 6% от общих выбросов парниковых газов и 8% от общих выбросов CO ₂ .

Прочие парниковые газы

• Метан (CH ₄ ), поступающий со свалок, угольных шахт, сельского хозяйства, а также добычи нефти и газа
• Закись азота (N ₂ 2O), образующаяся в результате использования азотных удобрений и определенных промышленных процессов и процессов обращения с отходами, а также сжигания ископаемого топлива
• Газы с высоким потенциалом глобального потепления (ПГП), которые представляют собой промышленные газы, созданные человеком.
  • Гидрофторуглероды (ГФУ)
  • Перфторуглероды (ПФУ)
  • Гексафторид серы (SF ₆ )
  • Трифторид азота (NF ₃ )

Суммарные выбросы этих других парниковых газов составили около 26% от общего количества U.S. антропогенные выбросы парниковых газов в 2019 году.

В 2019 году ископаемое топливо было источником около 74% общих антропогенных выбросов парниковых газов в США.

Энергетическая связь

Ископаемое топливо состоит в основном из углерода и водорода. Когда ископаемое топливо сжигается (сжигается), кислород соединяется с углеродом с образованием CO ₂ и с водородом с образованием воды (H ₂ O).Эти реакции выделяют тепло, которое мы используем для получения энергии. Количество произведенного (выброшенного) CO ₂ зависит от содержания углерода в топливе, а количество выделяемого тепла зависит от содержания углерода и водорода. Поскольку природный газ, который в основном представляет собой CH ₄ , имеет высокое содержание водорода, при сжигании природного газа образуется меньше CO ₂ при том же количестве тепла, производимого при сжигании других ископаемых видов топлива. Например, при том же количестве произведенной энергии при сжигании природного газа образуется около половины количества CO ₂ , произведенного при сжигании угля.

Около половины выбросов CO в США, связанных с энергетикой

₂ , было связано с использованием нефти в 2020 году

В 2020 году на нефть приходилось около трети энергопотребления в США, но на нефть приходилось 45% общих годовых выбросов CO в США, связанных с энергетикой. ₂ . Природный газ также обеспечивает около трети энергии в США и составляет 36% от общих годовых выбросов CO ₂ . Уголь составлял около 10% энергопотребления США и около 19% общих годовых выбросов CO ₂ .

На транспортный сектор приходится наибольшая доля выбросов CO в США, связанных с энергетикой

₂

На потребление ископаемого топлива приходится большая часть выбросов CO ₂ в основных потребляющих энергию секторах: коммерческом, промышленном, жилом, транспортном и электроэнергетическом. Хотя промышленный сектор был крупнейшим сектором конечного потребления (включая прямое использование первичной энергии и закупки электроэнергии у электроэнергетического сектора) в 2020 году, транспортный сектор выбрасывал больше CO ₂ из-за его почти полной зависимости от нефтяного топлива.

Выбросы электроэнергетического сектора могут быть отнесены к каждому сектору конечного использования энергии в соответствии с долей каждого сектора конечного использования в общих годовых розничных продажах электроэнергии. Даже когда эти электрических выбросов распределяются по каждому сектору, на транспортный сектор приходится самая большая доля выбросов CO от конечного потребления энергии в США ₂ в 2020 году.

Нажмите для увеличения

Природный газ был крупнейшим источником выбросов CO в промышленном секторе в 2020 году ₂ , за ним следовали связанные с этим выбросы электроэнергии в этом секторе, а затем потребление нефти и угля.Большая часть выбросов CO ₂ , связанных с использованием энергии в жилом и коммерческом секторах, может быть отнесена на счет связанных с ними выбросов электроэнергии.

Уголь является доминирующим источником выбросов CO

₂ , связанных с производством электроэнергии

В 2020 году на электроэнергетический сектор приходилось около 38% от общего потребления первичной энергии в США и около 32% от общего объема выбросов CO ₂ в США, связанных с энергетикой. Уголь составил 54%, а природный газ — 44% выбросов CO ₂ .Выбросы от сжигания нефтяного топлива и отходов, не связанных с биомассой (в основном пластмасс) на электростанциях, работающих на отходах, и выбросы от некоторых типов геотермальных электростанций составили около 2% выбросов CO ₂ энергетического сектора.

Последнее обновление: 21 мая 2021 г.

Парниковые газы | Airclim

Одной из характеристик газов, способствующих потеплению климата, является то, что они прозрачны для коротковолнового излучения Солнца, достигающего Земли, но они способны поглощать часть тепла, излучаемого с поверхности Земля.

Из нынешних выбросов, влияющих на климат, на диоксид углерода приходится около 76 процентов воздействия, за ним следуют метан, около 16 процентов, затем закись азота (6 процентов) и фторированные газы (2 процента) (без учета климатических влияние озона).

Суммарные годовые антропогенные выбросы парниковых газов по группам газов 1970–2010 гг. Источник: IPCC AR5 WGIII

.

Фото: Реннет Стоу CC-BY

Двуокись углерода (CO

₂ )

Двуокись углерода на сегодняшний день является самым важным парниковым газом.Анализ кернов льда из Гренландии и Антарктиды показывает, что доиндустриальные уровни углекислого газа в атмосфере составляли около 280 ppmv (частей на миллион по объему). Уровень в 2016 году был примерно на 44 процента выше, 403 промилле. Скорость увеличения составляет 1-2 промилле в год.

Глобальные выбросы диоксида углерода в результате сжигания ископаемого топлива, производства цемента и других промышленных процессов являются основным источником глобальных выбросов парниковых газов. В настоящее время на их долю приходится около 68 процентов общих мировых выбросов парниковых газов, и, по оценкам, их количество составляет 36.2 GtCO ₂ в 2015 году. Выброшенный из хранилищ ископаемых, углекислый газ остается в атмосфере в течение очень долгого времени и может повлиять на климат в долгосрочной перспективе.

Выбросы на душу населения в развитых странах более чем вдвое превышают среднемировые (исключая выбросы от обезлесения).

Выбросы углекислого газа на душу населения по секторам в 2008 г. Источник: ДО5 МГЭИК, WGIII

Изменения в землепользовании (в основном вырубка лесов) также вносят вклад в выбросы углекислого газа.На их долю приходится чуть менее одной пятой общих выбросов углекислого газа. В последние годы наблюдается снижение выбросов углекислого газа от землепользования, в основном из-за более низких темпов обезлесения и роста облесения.

Фото: Fir0002 / Flagstaffotos CC-BY-NC

Метан (CH

₄ )

Метан естественным образом образуется в результате бактериального разложения органических веществ в бескислородных условиях.Из-за различных видов деятельности человека выбросы метана увеличились примерно вдвое. Выращивание риса, животноводство, выбросы угольных шахт и утечка ископаемого газа представляют собой значительные антропогенные источники во всем мире, равно как и очистка сточных вод и органических отходов.

По оценкам, доиндустриальная концентрация метана составляла 0,7 частей на миллион. Сегодняшний уровень (2011 г.) более чем в два раза выше, около 1,8 промилле. Время жизни метана в атмосфере относительно невелико, в среднем 10–15 лет.

Фото: Deutsche Fotothek CC-BY-SA

Закись азота (N

₂ O)

Наши знания о масштабах выбросов и факторах, которые их контролируют, неполны, но денитрификация является основным источником закиси азота в атмосфере. Этот процесс, осуществляемый микроорганизмами, естественным образом происходит в почве. Однако чем больше азота становится доступным для растений путем добавления его в виде удобрения или за счет осаждения переносимого по воздуху азота, тем больше образуется закиси азота.

Еще один источник выбросов закиси азота — всевозможные виды сгорания. В процессе горения помимо «обычных» оксидов азота (NO и NO ₂ ) образуются небольшие количества N ₂ O. Это количество во многом зависит от условий горения.

Закись азота — это парниковый газ, уровень которого в доиндустриальный период оценивается в 270 частей на миллиард (частей на миллиард). Уровень 2011 года составил 324 частей на миллиард, увеличившись на 20 процентов. Около трети закиси азота, выбрасываемой сегодня, вызывается людьми.

Закись азота имеет долгое время пребывания в атмосфере, в среднем около 120 лет.

Фото: Ze Clou CC BY-NC-SA

Соединения фтора

Описанные выше парниковые газы естественным образом присутствуют в атмосфере. Это не относится к группе синтетических соединений фтора, которые во многих случаях являются очень долгоживущими и сильными парниковыми газами.Их большой эффект нагрева на молекулярную массу обусловлен их способностью поглощать излучение в ранее полностью пропускающей части инфракрасного спектра.

Самыми известными веществами в этой группе являются хлорфторуглероды (газы CFC, известные как CFC), которые в основном привлекают внимание из-за их способности разрушать стратосферный озон. Газы CFC также являются мощными парниковыми газами. В расчете на одну молекулу некоторые из них в десятки тысяч раз эффективнее углекислого газа.Однако газы CFC постепенно сокращаются во всем мире.

Другими веществами этой группы являются так называемые ф-газы, которые обладают значительным парниковым эффектом и включают:

• ГФУ, которые похожи на ХФУ, но не содержат хлора и поэтому не влияют на озоновый слой. Используется в качестве замены CFC во многих приложениях. Они не так долго живут в атмосфере, как ХФУ, и не обладают таким сильным парниковым эффектом.
• Гексафторид серы (SF ₆ ), например, используется в электронной промышленности.
• ПФУ (также называемые фторуглеродами, FC) выделяются при производстве алюминия, но также используются в электронной промышленности.

Так как количество выбросов этих веществ невелико, их вклад в парниковый эффект пока составляет лишь несколько процентов, рассчитанных за столетний период.

Однако глобальные выбросы довольно резко увеличиваются, особенно ГФУ, и некоторые из них имеют эффекты, которые длятся очень долгое время — среднее время пребывания SF ₆ в атмосфере оценивается в 3200 лет.

Фото: Реннет Стоу CC-BY

Озон

Среди веществ, которые могут оказывать значительное воздействие как парниковые газы, озон является самым недолговечным. Время его удерживания в тропосфере составляет недели или месяц. Озон в нижних слоях тропосферы действует как парниковый газ, и в последние десятилетия его уровень повышался в среднем на 1-2 процента в год. Увеличение произошло в основном в Северной Америке и Европе, поэтому климатический эффект в данном случае носит региональный характер.

Один особый эффект в контексте изменения климата связан с выбросами оксидов азота от авиации в верхних слоях тропосферы, где совершается большая часть коммерческих авиаперелетов. На этой высоте оксиды азота вызывают обширное образование озона.

Фото: Zakysant CC-BY-SA

Частицы

Частицы в атмосфере также влияют на радиационный баланс.Частицы сульфата отражают поступающий солнечный свет и, следовательно, уменьшают количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли. Частицы сульфата образуются в результате выбросов диоксида серы.

В воздухе также есть частицы углерода («сажа»). Они могут как поглощать тепло, так и отражать падающий свет. Поэтому их чистое воздействие на климат трудно оценить. Частицы черного углерода могут как поглощать тепло, так и отражать падающий свет.

Частицы также влияют на окружающую среду, образуя ядра конденсации водяного пара в атмосфере, которые могут влиять на образование облаков и осадки.В отличие от парниковых газов, время пребывания частиц в воздухе невелико, около двух недель.

Чистый эффект частиц трудно оценить и вносит свой вклад в высокую степень неопределенности, но, по оценкам МГЭИК, он составляет где-то между -0,1 ° C и -1,9 ° C.

Относительный вклад различных газов Чтобы оценить влияние различных выбросов парниковых газов на климат, вам необходимо знать объем выбросов, их способность поглощать тепловое излучение в различных диапазонах длин волн, время их жизни в атмосфере и возможные побочные эффекты. Например, метан имеет время пребывания в атмосфере около 10 лет по сравнению с закисью азота, которое остается около 150 лет. Примером вторичного эффекта являются ХФУ, которые, хотя и являются мощными парниковыми газами, должны давать лишь небольшой чистый вклад в парниковый эффект. Это потому, что они распадаются на другой парниковый газ, а именно на озон, содержащийся в стратосфере. Эти два эффекта нейтрализуют друг друга. Чтобы сравнить вклад различных парниковых газов, необходимо подсчитать, сколько диоксида углерода потребуется для достижения такого же воздействия на радиационный баланс Земли; величина — GWP (потенциал глобального потепления), а единица — эквивалент углекислого газа. Поскольку время жизни газов в атмосфере варьируется, также важно, какой промежуток времени используется для сравнения. Обычно предполагается, что временной интервал составляет 100 лет, и тогда применяется следующее: Газ УГП Двуокись углерода (CO 2 ) 1 Метан (CH 4 ) 25 Закись азота (N 2 O) 298 Гидрофторуглероды (ГФУ) 12-14 800 Перфторуглероды (ПФУ) 7,390-12,200 Гексафторид серы (SF 6 ) 22 800 Источник: IPCC В более краткосрочной перспективе газы с коротким временем пребывания, такие как метан, будут иметь большее относительное значение, в то время как важность очень долгоживущих газов возрастает, если вы берете в долгосрочную перспективу.

>> Дополнительная литература

Парниковый эффект. Глава 4 в книге секретариата «Воздух и окружающая среда», 2004 г.

Отчет Рабочей группы I: Основы физических наук. Межправительственная группа экспертов по изменению климата, четвертый оценочный доклад, 2007 г.

Парниковый газ — обзор

Введение

Парниковые газы (ПГ) составляют небольшую часть современной атмосферы, но делают возможной жизнь на Земле.В их отсутствие свет, поглощаемый земной поверхностью и переизлучаемый в виде длинноволнового излучения (тепла), немедленно теряется в космосе. Вместо этого значительная часть 161 Вт · м ^-2 , поглощенных и повторно испускаемых земной поверхностью, временно удерживается в атмосфере, нагревая биосферу до температуры, пригодной для обитания. В отсутствие парниковых газов поверхность земли замерзла бы со средней температурой -18 ° C (Ramanathan, 1988).

Таким образом, очевидно, что изменения в концентрациях парниковых газов в атмосфере приведут к изменениям температуры поверхности земли, и, хотя обратная связь по излучению усложняет ситуацию, в целом это действительно так.По мере увеличения концентрации парниковых газов в атмосфере биосфера соответственно нагревается (IPCC, 2007). Почти все недавнее повышение глобальной приземной температуры может быть связано с увеличением концентрации парниковых газов (IPCC, 2007).

Каким образом сельское хозяйство сыграло роль в изменении парниковых газов? Из шести основных радиационных источников климатического воздействия с 1750 года (рис. 1) сельское хозяйство оказало непосредственное влияние на пять: углекислый газ (CO ₂ ), метан (CH ₄ ), закись азота (N ₂ O), тропосферный газ. озон (O ₃ ) и черный углерод (IPCC, 2001).Эти источники вместе являются причиной примерно 80% современного воздействия на климат, а сельскохозяйственная деятельность влияет на одни ПГ больше, чем на другие. В целом, согласно оценкам, на сельское хозяйство ежегодно приходится 10–14% общих глобальных антропогенных выбросов ПГ (Smith et al. , 2007; Barker et al. , 2007). Сюда входят выбросы N ₂ O из почвы (38% прямого вклада сельского хозяйства) и навоза (7%), кишечные выбросы CH ₄ от жвачных животных (32%) и N ₂ O и CH ₄ от сжигания биомассы (12%).

Рисунок 1. Глобальные источники атмосферного радиационного воздействия за период 1750–2005 гг.

На основе данных IPCC, 2007. Изменение климата 2007: основы физических наук. В: Соломон, С., Цинь, Д., Мэннинг, М., и др. . (Ред.), Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета.

В эту оценку не включены парниковые газы от изменения земного покрова в результате расширения сельского хозяйства; производство сельскохозяйственных материалов, таких как удобрения и пестициды; или послеуборочные операции, такие как переработка, транспортировка, охлаждение и управление пищевыми продуктами.Изменение земного покрова приводит к выбросу CO ₂ и N ₂ O в атмосферу, и в целом на него приходится еще 12-17% глобальных выбросов парниковых газов (Barker et al. , 2007; van der Werf et al. др. , 2009 г.). Производство азотных удобрений и пестицидов вместе добавляет еще 0,6–1,5% к глобальному следу выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве (рассчитано по Vermeulen et al. , 2012), а постпроизводственная деятельность добавляет как минимум еще 3% (Vermeulen et al. , 2012).Включение этих источников приводит к тому, что воздействие парниковых газов на сельское хозяйство составляет 26–36% всех антропогенных выбросов парниковых газов.

Цель этой статьи — описать способы, которыми сельскохозяйственные почвы способствовали увеличению нагрузки парниковых газов на атмосферу, и, что не менее важно, показать, как будущее управление сельским хозяйством может смягчить накопление парниковых газов и тем самым способствовать стабилизации климата.

На следующих страницах приведены описания сельскохозяйственных источников и поглотителей основных парниковых газов, затронутых сельским хозяйством, и потенциальные стратегии смягчения последствий, связанные с управлением почвами.Поскольку сельское хозяйство является системным предприятием, в котором все его части взаимосвязаны, к смягчению последствий также следует подходить с системной, а не только с точки зрения почв. В предпоследнем разделе представлены аргументы в пользу оценки жизненного цикла всей сельскохозяйственной системы в контексте системы земледелия Среднего Запада США. Наконец, будущие меры по смягчению последствий обсуждаются в контексте биотоплива и технологий улавливания и связывания углерода.

Выбросы парниковых газов: источники и эффекты

Термин «парниковые газы» (ПГ) относится к типу газа (и есть несколько различных газов, к которым он может относиться), который способен удерживать или удерживать тепло в атмосфере.Другими словами, парниковые газы — это тип газов, которые сначала поглощают инфракрасное излучение, а затем фактически излучают обратно тепловое излучение. Именно весь этот процесс и является причиной парникового эффекта.

Если бы не парниковый эффект, эта планета была бы намного холоднее, и человечеству было бы трудно выжить. Увеличение количества парниковых газов в атмосфере приводит к парниковому эффекту, который в конечном итоге приводит к глобальному потеплению.

Планета Земля получает огромное количество солнечного света от Солнца.Из всего полученного солнечного света около 30% отражается обратно в космос облаками, льдом, снегом, песком и другими отражающими источниками [НАСА]. Остальные 70% солнечной радиации поглощаются океанами, сушей и атмосферой. Это причина того, что Земля остается теплой даже после того, как солнце зашло, поскольку она поглотила много солнечной энергии.

Ночью поверхность Земли охлаждается за счет инфракрасного излучения [EPA]. Но прежде чем это излучение сможет вернуться в космос, оно поглощается парниковыми газами в атмосфере, что делает атмосферу теплее.Это причина того, почему земля остается теплой, что позволяет людям выжить.

Существует ряд различных парниковых газов, основными из которых являются озон (слой, который защищает нас и остальной мир от наиболее вредного солнечного излучения), метан, углекислый газ и даже водяной пар. Со всеми этими парниковыми газами в атмосфере Земли Земля на самом деле в среднем примерно на 33 градуса по Цельсию холоднее, чем сейчас, что делает большинство мест непригодными для проживания.

Изменение климата — глобальная проблема. Планета нагревается из-за растущего уровня выбросов парниковых газов в результате деятельности человека. Если эта тенденция сохранится, поистине катастрофические последствия могут возникнуть в результате повышения уровня моря, уменьшения доступности воды, увеличения волн тепла и пожаров.

~ Малкольм Тернбулл

Каковы источники парниковых газов?

Как упоминалось ранее, в атмосфере Земли присутствует ряд различных парниковых газов.Основными из них являются озон, метан, водяной пар, двуокись углерода и закись азота. Все они имеют несколько разных источников, и некоторые из них встречаются чаще, чем другие.

1. Озон (O3)

Озоновый слой защищает Землю от наиболее вредных солнечных лучей и естественным образом присутствует в атмосфере Земли. Озоновый слой находится на высоте от 10 до 50 км над поверхностью Земли. Озон фактически образуется, когда ультрафиолетовые волны солнца вступают в контакт с молекулами кислорода.

2. Метан (Ch5)

В настоящее время метан часто используется в качестве топлива и чаще всего используется для отопления и приготовления пищи в домах. Он естественным образом встречается в атмосфере Земли, а также был создан под землей в результате разложения органических материалов в течение сотен миллионов лет.

Это одно из наиболее часто используемых ископаемых видов топлива, и в последние годы мы сжигаем его все больше и больше, что привело к тому, что все больше и больше его выбрасывается в атмосферу в виде парникового газа.

Кроме того, что, возможно, более забавно, метан является основным газом, который выделяется из тел животных, когда они пукнут. К сожалению, поскольку сейчас на Земле так много коров для сельскохозяйственных нужд, они фактически начинают вносить серьезный вклад в повышение уровня метана в атмосфере, что в значительной степени способствует глобальному потеплению.

3. Водяной пар (h3O)

Водяной пар — это просто газообразное состояние воды, которое естественным образом встречается в атмосфере Земли как часть круговорота воды.Когда водяной пар собирается в небе в виде облаков, готовых к дождю, он часто может удерживать тепло, потому что это парниковый газ, поэтому иногда, даже если идет дождь или серый цвет и солнце не видно, он все еще может чувствовать тепло или душно.

4. Двуокись углерода (CO2)

Возможно, самый известный из всех парниковых газов, углекислый газ, абсолютно необходим для жизни на Земле. Это газ, который мы выделяем при выдохе, и это газ, который деревья и растения используют в качестве важного компонента для фотосинтеза.

Хотя это происходит естественным образом в атмосфере, это комбинация углерода и двух атомов кислорода, тот факт, что мы сжигаем сотни и тысячи тонн ископаемого топлива каждый год, в значительной степени способствует увеличению количества углерода в атмосфере. Когда горят ископаемые виды топлива, такие как уголь, они выделяют в атмосферу углекислый газ.

Хотя он совершенно безопасен в атмосфере, слишком много его способствует увеличению количества парниковых газов в атмосфере, вызывая постепенное повышение средней температуры поверхности Земли каждый год.

По сути, мы выкапываем уголь, газ и нефть из земной коры, где они оставались в течение многих миллионов лет, и выбрасывали этот углекислый газ обратно в атмосферу, где он вызывает такие проблемы, как парниковый эффект.

5. Закись азота (N2O)

Закись азота, более известная как «веселящий газ», назначается пациентам в качестве диссоциированного анестетика. Опять же, это совершенно естественно и обычно присутствует в атмосфере Земли, хотя составляет лишь очень небольшой процент от общего объема газов.

Закись азота создает оксид азота, когда он реагирует с атомами кислорода и, таким образом, вступает в реакцию с озоновым слоем, что делает его одним из основных регуляторов стратосферного слоя озона вокруг Земли, а также одним из основных естественных регуляторов.

Влияние парниковых газов на изменение климата

Парниковые газы оказали огромное влияние на изменение климата. Мы выбрасываем в атмосферу все больше и больше углекислого газа и метана, а это означает, что во всем мире присутствует гораздо больше парниковых газов.

Поскольку эти газы пропускают тепловое излучение Солнца, а затем отражают его обратно на поверхность Земли, когда оно естественным образом снова поднимается, они вызывают постепенное повышение средней температуры поверхности Земли.

1. Глобальное потепление

Хотя на Земле есть естественные циклы экстремальной жары и экстремального холода, мы вызываем неестественно быстрое глобальное потепление постоянным сжиганием ископаемого топлива. Все больше и больше теплового излучения, которое приходит к нам от Солнца, которое известно на миллионы миль, попадает в ловушку на Земле из-за плотного слоя множества различных парниковых газов, а это означает, что средняя температура Земли повышается, а не устанавливается. прекратить в ближайшее время.

Это означает, что многие места чаще страдают от засух в течение года, а некоторые места становятся совершенно негостеприимными.

2. Таяние полярных ледников

В результате того, что парниковые газы удерживают тепло от Солнца близко к Земле, полярные ледяные шапки начинают таять с угрожающей скоростью. Это не только проблематично для животных, которые полагаются на эти ледяные шапки для своего выживания — например, тюленей и белых медведей, которые используют их в качестве укрытия, мест для охоты и мест для выращивания детенышей — но это также может означать, что средний Уровень моря начнет подниматься тревожно быстро.

Когда уровень моря поднимается слишком высоко, это приведет к тому, что некоторые из низколежащих земель по всему миру начнут исчезать, а это означает, что многие тысячи, если не миллионы людей, будут вынуждены двигаться или даже могут умереть.

3. Смена климата и времен года

Глобальное потепление — это не только то, что Земля медленно, но верно становится все горячее и горячее. На самом деле все намного сложнее. К сожалению, накопление парниковых газов в нашей атмосфере означает, что средние температуры постепенно повышаются и что в некоторых регионах мира количество дождей становится все более редким, но это также означает, что времена года и климат становятся все более и более спорадическими и сложно предсказать.

Это также усугубляет экстремальные осадки, делая влажные районы более влажными, а сухие — суше. Например, в местах, где обычно не бывает дождей, может выпадать все больше и больше осадков; где-нибудь, где обычно не бывает снега до самой глубокой зимы, может удивить снегопад в сентябре или, возможно, даже раньше. Это связано с тем, что потепление Земли имеет множество побочных эффектов, которые трудно отследить, но которые могут нарушить то, как обычно работают времена года и климат.

4. Интенсификация экстремальных погодных явлений

Парниковые эффекты увеличивают интенсивность экстремальных погодных явлений, вызывая более частые и / или интенсивные экстремальные погодные явления, включая волны тепла, ураганы, засухи и наводнения. Формирование ураганов связано с температурой моря, которая повышается за счет парникового эффекта.

5. Разрушение озонового слоя

Озоновый слой в верхних слоях стратосферы защищает Землю от вредных ультрафиолетовых лучей солнца.Истощение озонового слоя приводит к попаданию вредных ультрафиолетовых лучей на поверхность земли, что может привести к раку кожи, а также может резко изменить климат. За этим явлением стоит накопление естественных парниковых газов, включая хлорфторуглероды, двуокись углерода, метан и т. Д.

6. Затопление островов и прибрежных городов

Повышение уровня моря из-за таяния ледников и морского льда, а также повышение температуры океана (по мере расширения теплой воды) способствуют повышению уровня моря.По данным IPCC, 2014 г., средний мировой уровень моря поднялся на 19 сантиметров в период с 1901 по 2010 год. Предполагается, что к 2100 году уровень моря будет на 15-90 сантиметров выше, чем сейчас, и будет угрожать 92 миллионам человек.

7. Смог и загрязнение воздуха

Смог образуется в результате сочетания дыма и тумана, вызванного как естественными причинами, так и деятельностью человека. Смог обычно образуется в результате накопления большего количества парниковых газов, включая оксиды азота и серы. Основными факторами, способствующими образованию смога, являются автомобильные и промышленные выбросы, сельскохозяйственные пожары, естественные лесные пожары и реакция этих химикатов между собой.

8. Подкисление водных объектов

Увеличение общего количества парниковых газов в воздухе сделало большую часть водных объектов мира кислой. Парниковые газы смешиваются с дождевой водой и выпадают в виде кислотных дождей, что приводит к подкислению водоемов. Кроме того, дождевая вода уносит с собой загрязнители и попадает в реки, ручьи и озера, вызывая их подкисление.

9. Нехватка продуктов питания

По данным ФАО ООН, изменение климата вызывает вопросы относительно наличия продовольствия из-за снижения урожайности и уменьшения доступности пахотных земель (прибрежные и речные районы часто являются наиболее плодородными почвами) с последующим голодом и недоеданием.

Одна треть пригодных для использования земель в мире уже серьезно деградировала за последние 30 лет, при этом ежегодно теряется 75 миллиардов тонн пахотных земель, говорится в сообщении UNCCD. Он предупреждает о нехватке продовольствия из-за спада сельскохозяйственного производства, серьезно сказавшегося на странах Африки к югу от Сахары и Южной Азии.

10. Пандемии

Глобальное потепление из-за парникового эффекта вызывает распространение инфекционных заболеваний, таких как малярия, холера, лихорадка денге, а недавно и COVID-19, по всему миру, согласно данным ВОЗ.Кроме того, сильная жара и загрязнение также увеличили сердечно-сосудистые и респираторные проблемы.

11. Миграция видов

По данным Всемирного банка, изменение климата может вынудить более 140 миллионов человек мигрировать внутри страны к 2050 году. Точно так же виды животных также будут вынуждены мигрировать, чтобы пережить изменения климатической модели из-за повышения температуры.

Это еще не все. Он также изменяет экосистемы и естественную среду обитания, смещая географические ареалы, сезонные виды деятельности, модели миграции и изобилие наземных, пресноводных и морских видов.

Источники:

EPA

Какие основные парниковые газы антропогенного происхождения? | Окружающая среда

Сила парникового эффекта Земли определяется концентрацией в атмосфере небольшого количества парниковых газов. Тот, который вызывает наибольшее потепление в целом, — это водяной пар, хотя деятельность человека влияет на его уровень в атмосфере косвенно, а не напрямую.

Парниковые газы, которые люди выделяют непосредственно в значительных количествах:

Двуокись углерода (CO2).На его долю приходится около трех четвертей теплового воздействия текущих выбросов парниковых газов человека. Ключевым источником CO2 является сжигание ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и газ, хотя вырубка лесов также играет очень важную роль.

Метан (Ch5). На него приходится около 14% воздействия текущих выбросов парниковых газов человека. Ключевые источники включают сельское хозяйство (особенно животноводство и рисовые поля), добычу ископаемого топлива и разложение органических отходов на свалках.Метан не сохраняется в атмосфере так долго, как СО2, хотя его согревающий эффект намного сильнее на каждый грамм выделяемого газа.

Закись азота (N2O). На него приходится около 8% теплового воздействия текущих выбросов парниковых газов человека. Основные источники включают сельское хозяйство (особенно почвы, удобренные азотом и отходы животноводства) и промышленные процессы. Закись азота на грамм даже более эффективна, чем метан.

Фторированные газы («фторсодержащие газы»).На их долю приходится около 1% потепления от нынешних выбросов парниковых газов человека. Ключевыми источниками являются производственные процессы. Фторсодержащие газы даже более эффективны на грамм, чем закись азота.

Деятельность человека также изменяет температуру планеты и другими способами. Например, следы пара от самолетов, сажа от пожаров и тропосферный озон, косвенно создаваемый местным загрязнением, имеют тенденцию усиливать потепление. С другой стороны, частицы аэрозоля, производимые некоторыми транспортными средствами и промышленными процессами, имеют тенденцию отражать солнечный свет от земли, временно противодействуя некоторому потеплению, вызванному парниковыми газами, созданными человеком.

Основные вопросы по изменению климата

Последнее обновление этого ответа: 23.06.2011
Прочтите о проекте и предложите вопрос
Сообщите об ошибке в этом ответе

Связанные вопросы
Действительно ли мир становится теплее?
Действительно ли люди вызывают потепление?
Что такое петли обратной связи по изменению климата?

Эта редакционная статья может быть воспроизведена бесплатно по лицензии Creative Commons

Эта публикация The Guardian находится под лицензией Creative Commons Attribution-No Derivative Works 2.