Реферат: Углеродный цикл и изменения климата
<span ArtScript",«sans-serif»">
<span ArtScript",«sans-serif»">
<span ArtScript",«sans-serif»">Углеродный цикл и
<span ArtScript",«sans-serif»">изменения климата.
<span ArtScript",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">Написан:Артём Губанков (1996 год)
Формат:MS-WORD 7.0
Тема:Изменение климата
Сдавался:МГУ, ф-т почвоведения, преподавательБогатырёв Л. Г.
Оценка:«пять», экзамен автоматом <span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US">
<span ArtScript",«sans-serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">Содержание.
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">1<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Человек и климат.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">2<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Введение.<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"><span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">2.1<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Взаимосвязь между энергопотреблением,экономической деятельностью и поступлением <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025"> <span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">ватмосферу.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">2.2<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Потребление энергии и выбросыуглекислого газа.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">3<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Углерод в природе.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">3.1<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Основные химические соединения иреакции.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">3.2<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Изотопы углерода.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">4<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Углерод в атмосфере.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">4.1<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Атмосферный углекислый газ.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">4.2<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Содержание изотопа <span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"><img src="/cache/referats/1802/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026"><span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">С в атмосферном углекислом газе.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">4.3<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Содержание изотопа <span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"><img src="/cache/referats/1802/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027"><span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">С<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"> <span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">ватмосферном углекислом газе.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">4.4<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Перемешивание в атмосфере.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">5<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Газообмен в системе атмосфера — океан.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">5.1<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Скорость газообмена.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">5.2<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Буферные свойства карбонатной системы.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">6<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Углерод в морской воде.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">6.1<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Полное содержание углерода ищёлочность.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">6.2<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Фотосинтез, разложение и растворениеорганического вещества.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">6.3<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"><img src="/cache/referats/1802/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1028"><span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">С в океане.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">6.4<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Донные осадки океана.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">6.5<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Процессы переноса в океане.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">7<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Углерод в континентальной биоте и впочвах.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">7.1<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Углерод в биоте и первичнаяпродуктивность.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">7.2<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Углерод в почве.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">7.3<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Изменение содержания углерода вконтинентальных экосистемах.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">8<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Прогнозы концентрации углекислого газав атмосфере на будущее. Основные выводы.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">9<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Список литературы.<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">
<span ArtScript",«sans-serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">Человеки климат.<span ArtScript",«sans-serif»">
Влияние человека на климат началопроявляться несколько тысяч лет тому назад в связи с развитием земледелия. Вомногих районах для обработки земли уничтожалась лесная растительность, чтоприводило к увеличению скорости ветра у земной поверхности, некоторомуизменению режима температуры и влажности нижнего слоя воздуха, а также кизменению режима влажности почвы, испарения и речного стока. В сравнительносухих областях уничтожение лесов часто сопровождается усилением пыльных бурь иразрушением почвенного покрова, заметно изменяющими природные условия на этихтерриториях.
Вместе с этим уничтожение лесов даже наобширных пространствах оказывает ограниченное влияние на метеорологическиепроцессы большого масштаба. Уменьшение шероховатости земной поверхности инекоторое изменение испарения на освобождённых от лесов территориях несколькоизменяет режим осадков, хотя такое изменение сравнительно невелико, если лесазаменяются другими видами растительности.
Более существенное влияние на осадкиможет оказать полное уничтожение растительного покрова на некоторой территории,что неоднократно происходило в прошлом в результате хозяйственной деятельностичеловека. Такие случаи имели место после вырубки лесов в горных районах сослабо развитым почвенным покровом. В этих условиях эрозия быстро разрушает незащищённую лесом почву, в результате чего становится невозможным дальнейшее существованиеразвитого растительного покрова. Похожее положение возникает в некоторыхобластях сухих степей, где естественный растительный покров, уничтоженныйвследствие неограниченного выпаса сельскохозяйственных животных, невозобновляется, в связи с чем эти области превращаются в пустыни.
Поскольку земная поверхность безрастительного покрова сильно нагревается солнечной радиацией, относительнаявлажность воздуха на ней падает, что повышает уровень конденсации и можетуменьшать количество выпадающих осадков. Вероятно, именно этим можно объяснитьслучаи невозобновления естественной растительности в сухих районах после еёуничтожения человеком.
Другой путь влияния деятельности человекана климат связан с применением искусственного орошения. В засушливых районахорошение используется в течение многих тысячелетий, начиная с эпохи древнейшихцивилизаций, возникших в долине Нила и междуречье Тигра и Ефрата.
Применение орошения резко изменяетмикроклимат орошаемых полей. Из-за незначительного увеличения затраты тепла наиспарение снижается температура земной поверхности, что приводит к понижениютемпературы и повышению относительной влажности нижнего слоя воздуха. Тем неменее такое изменение метеорологического режима быстро затухает за пределамиорошаемых полей, поэтому орошение приводит только к изменениям местного климатаи мало влияет на метеорологические процессы большого масштаба.
Другие виды деятельности человека впрошлом не оказывали заметного влияния на метеорологический режимсколько-нибудь обширных пространств, поэтому до недавнего времени климатическиеусловия на нашей планете определялись в основном естественными факторами. Такоеположение начало изменяться в середине ХХ века из-за быстрого роста численностинаселения и особенно из-за ускорения развития техники и энергетики.
Современные воздействия человека наклимат можно разделить на две группы, из которой к первой относятсянаправленные воздействия на гидрометеорологический режим, а ко второй — воздействия, являющиеся побочными следствиями хозяйственной деятельностичеловека.
Данная работа ставит своей цельюрассмотреть в первую очередь вторую группу воздействиий, и, в частности,влияние человека на углеродный цикл.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Введение.
Деятельность человека достигла уже такогоуровня развития, при котором её влияние на природу приобретает глобальныйхарактер. Природные системы — атмосфера, суша, океан, — а также жизнь напланете в целом подвергаются этим воздействиям. Известно, что на протяжениипоследнего столетия увеличивалось содержание в атмосфере некоторых газовыхсоставляющих, таких, как двуокись углерода (<img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1029"><img src="/cache/referats/1802/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1030"><img src="/cache/referats/1802/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1031"><img src="/cache/referats/1802/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1032">
Представление о том, что климат могменяться в результате выброса в атмосферы двуокиси углерода, появилось несейчас. Аррениус указал на то, что сжигание ископаемого топлива могло привестик увеличению концентрации атмосферного <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> и тем самым изменитьрадиационный баланс Земли. В настоящие время мы приблизительно известно, какоеколичество <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1034"> поступило в атмосферуза счёт сжигания ископаемого топлива и изменений в использовании земель(сведения лесов и расширения сельскохозяйственных площадей), и можно связатьнаблюдаемое увеличение концентрации атмосферного <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1035"> с деятельностьючеловека.
Механизм воздействия <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1036"> на климат заключаетсяв так называемом парниковом эффекте. В то время как для коротковолновойсолнечной радиации <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1037"> прозрачен, уходящую отземной поверхности длинноволновую радиацию этот газ поглощает и переизлучаетпоглощённую энергию по всем направлениям. Вследствие этого эффекта увеличениеконцентрации атмосферного <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1038"> приводит к нагревуповерхности Земли и нижней атмосферы. Продолжающийся рост концентрации <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1039"> в атмосфере можетпривести к изменению глобального климата, поэтому прогноз будущих концентрацийуглекислого газа является важной задачей.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Поступлениеуглекислого газа в атмосферу
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">в результатепромышленных
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">выбросов.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Взаимосвязь междуэнергопотреблением,
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">экономическойдеятельностью и
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">поступлениемуглекислого газа
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">в атмосферу.
Основным антропогенным источникомвыбросов <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1040"> является сжиганиевсевозможных видов углеродосодержащего топлива. В настоящее время экономическоеразвитие обычно связывается с ростом индустриализации. Исторически сложилось,что подъём экономики зависит от наличия доступных источников энергии иколичества сжигаемого ископаемого топлива. Данные о развитии экономики иэнергетики для большинства стран за период 1860-1973 гг. Свидетельствуют нетолько об экономическом росте, но и о росте энергопотребления. Тем не менееодно не является следствием другого. Начиная с 1973 года во многих странахотмечается снижение удельных энергозатрат при росте реальных цен на энергию.Недавнее исследование промышленного использования энергии в США показало, чтоначиная с 1920 года отношение затрат первичной энергии к экономическомуэквиваленту производимых товаров постоянно уменьшалось. Более эффективноеиспользование энергии достигается в результате совершенствования промышленнойтехнологии, транспортных средств и проектирования зданий. Кроме того, в рядепромышленно развитых стран произошли сдвиги в структуре экономики, выразившиесяв переходе от развития сырьевой и перерабатывающей промышленности к расширениюотраслей, производящих конечный продукт.
Минимальный уровень потребления энергиина душу населения, необходимый в настоящее время для удовлетворения нуждмедицины, образования и рекреации, значительно меняется от региона к региону иот страны к стране. Во многих развивающихся странах значительный ростпотребления высококачественных видовтоплива на душу населения является существенным фактором для достижения болеевысокого уровня жизни. Сейчас представляется вероятным, что продолжениеэкономического роста и достижение желаемого уровня жизни не связаны с уровнемэнергопотребления на душу населения, однако этот процесс ещё недостаточноизучен.
Можно предположить, что до достижениясередины следующего столетия экономика большинства стран сумеет приспособитьсяк повышенным ценам на энергию, уменьшая потребности в рабочей силе и в другихвидах ресурсов, а также увеличивая скорость обработки и передачи информацииили, возможно, изменяя структуру экономического баланса между производствомтоваров и предоставлением услуг. Таким образом, от выбора стратегии развитияэнергетики с той или иной долей использования угля или ядерного топлива в энергетическойсистеме будет непосредственно зависеть скорость промышленных выбросов <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1041">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Потреблениеэнергии и выбросы
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">углекислого газа.
Энергия не производится ради самого производстваэнергии. В промышленно развитых странах основная часть вырабатываемой энергииприходится на промышленность, транспорт, обогрев и охлаждение зданий. Во многихнедавно выполненных исследованиях показано, что современный уровень потребленияэнергии в промышленно развитых станах может быть существенно снижен за счётприменения энергосберегающих технологий. Так, было рассчитано, что если бы СШАперешли бы при производстве товаров широкого потребления и в сфере услуг нанаименее энергоёмкие из уже имеющихся технологий при том же объёмепроизводства, то количество поступающего в атмосферу <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1042"> уменьшилось бы на 25%.Результирующее уменьшение выбросов <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1043"> в целом по земномушару при этом составило бы 7%. Подобный эффект имел бы место и в другихпромышленно развитых странах. Дальнейшего снижения скорости поступления <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1044"> в атмосферу можнодостичь путём изменения структуры экономики в результате внедрения болееэффективных методов производства товаров и усовершенствований в сферепредоставления услуг населению. <span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Углерод в природе.
Среди множества химических элементов, безкоторых невозможно существование жизни на Земле, углерод является главным.Химические превращенияорганических веществ связаны со способностью атома углерода образовыватьдлинные ковалентные цепи и кольца. Биогеохимический цикл углерода, естественно,очень сложный, так как он включает не только функционирование всех форм жизнина Земле, но и перенос неорганических веществ как между различными резервуарамиуглерода, так и внутри них. Основными резервуарами углерода являются атмосфера,континентальная биомасса, включая почвы, гидросфера с морской биотой илитосфера. В течение последних двух столетий в системе атмосфера — биосфера — гидросфера происходят изменения потоков углерода, интенсивность которыхпримерно на порядок величины превышает интенсивность геологических процессовпереноса этого элемента. По этой причине следует ограничиться анализомвзаимодействий в пределах этой системы, включая почвы.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Основныехимические соединения и реакции.
Известно более миллиона углеродныхсоединений, тысячи из которых участвуют в биологических процессах. Атомыуглерода могут находиться в одном из девяти возможных состояний окисления: от +IV до -IV.Наиболее распространённое явление — это полное окисление, т.е. +IV,примерами таких соединений могут служить <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1045"> и <img src="/cache/referats/1802/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1046"><img src="/cache/referats/1802/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1047">IIявляется малая газовая составляющая атмосферы <img src="/cache/referats/1802/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1048"><img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1049"><img src="/cache/referats/1802/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1050"><img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1051"><img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1052"> известны ещёнедостаточно хорошо.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Изотопы углерода.
В природе известно семь изотоповуглерода, из которых существенную роль играют три. Два из них — <img src="/cache/referats/1802/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1053"> и <img src="/cache/referats/1802/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1054"> — являютсястабильными, а один — <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1055"> — радиоактивным спериодом полураспала 5730 лет. Необходимость изучения различных изотоповуглерода обусловлена тем, что скорости переноса соединений углерода и условияравновесия в химических реакциях зависят от того, какие изотопы углеродасодержат эти соединения. По этой причине в природе наблюдается различноераспределение стабильных изотопов углерода. Распределение же изотопа <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1056">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Углерод ватмосфере.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Атмосферныйуглекислый газ.
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
Тщательные измерения содержанияатмосферного <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1057"> были начаты в 1957году Киллингом в обсерватории Мауна-Лоа. Регулярные измерения содержанияатмосферного <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1058"> проводятся также наряде других станций. Из анализа наблюдений можно заключить, что годовой ходконцентрации <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1059"> обусловлен в основномсезонными изменениями цикла фотосинтеза и деструкции растений на суше; на неготакже влияет, хотя и меньшей степени, годовой ход температуры поверхностиокеана, от которого зависит растворимость <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1060"> в морской воде.Третьим, и, вероятно, наименее важным фактором является годовой ход интенсивностифотосинтеза в океане. Среднее за каждый данный год содержание <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1061"> в атмосфере нескольковыше в северном полушарии, поскольку источники антропогенного поступления <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1062"> расположены преимущественнов северном полушарии. Кроме того, наблюдаются небольшие межгодовые изменениясодержания <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1063"><img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1064"> в атмосфере основноезначение имеют данные о наблюдаемом в течение последних 25 лет регулярном ростесодержания атмосферного <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1065"><img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1066"> для 50-х годов хорошосогласуются с данными обсерватории Мауна-Лоа. Концентрация <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1067"> в течение 1750-1800годов оказалась близкой к значению 280 млн<img src="/cache/referats/1802/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1068"><img src="/cache/referats/1802/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1069"><img src="/cache/referats/1802/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1070">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Содержаниеизотопа <img src="/cache/referats/1802/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1071">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">атмосферномуглекислом газе.
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
Содержание изотопа <img src="/cache/referats/1802/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1072"> выражается отклонением(<img src="/cache/referats/1802/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1073"><img src="/cache/referats/1802/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1074"><img src="/cache/referats/1802/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1075"> от общепринятогостандарта. Первые измерения содержания изотопа <img src="/cache/referats/1802/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1076"> в атмосфере былипроведены Килингом в 1956 году и повторены им же в 1978 году. Значение <img src="/cache/referats/1802/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1077"> для атмосферного <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1078"> в 1956 году было равно7<img src="/cache/referats/1802/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1079"> а в 1978 составляло-7,65<img src="/cache/referats/1802/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1080"><img src="/cache/referats/1802/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1081"> в углекислом газевоздушных включений в ледниках. В среднем оценки уменьшения <img src="/cache/referats/1802/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1082"> в атмосферном <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1083"> в течение последних200 лет составляют 1,0-1,5<img src="/cache/referats/1802/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1084"><img src="/cache/referats/1802/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1085"> вызваны главным образомпоступлением <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1086"> в атмосферу с меньшимзначением <img src="/cache/referats/1802/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1087"> при вырубке лесов,изменении характера землепользования и сжигания ископаемого топлива.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Содержание изотопа<img src="/cache/referats/1802/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1088">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">углекислом газе.
Количество изотопа <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1089"> на Земле зависит отбаланса между образованием <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1090"> под воздействием космическогоизлучения и его радиоактивным распадом. По-видимому, до началасельскохозяйственной и промышленной революции распределение изотопа <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1091"> в различныхрезервуарах углерода сохранялось примерно неизменным. До начала заметныхизменений, вызванных выбросами <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1092"> при испытаниях ядерногооружия, с начала прошлого века до середины текущего происходило уменьшениесодержания <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1093"><img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1094"> за счёт сжиганияископаемого топлива, в котором не содержится радиоактивный изотоп <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1095"><img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1096"> в атмосфере. Начиная спервых испытаний ядерного оружия в 1952 и 1954 годах наблюдались существенныеизменения содержания <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1097"> в атмосферномуглекислом газе. Большое поступление <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1098"> в атмосферу произошлов результате ядерных испытаний, проведённых США в Тихом океане в 1958 году иСССР в 1961-1962 годах. После этого выбросы были заметно ограничены. Первоначальнобольшая часть радиоактивных продуктов переносилась в стратосферу. Посколькувремя обмена между стратосферой и атмосферой составляет несколько лет, тоуменьшение концентрации изотопа <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1099"> в тропосфере, обусловленноевзаимодействием с континентальной биотой и океанами, начиная с 1965 годапроисходило более медленно за счёт поступления этого изотопа из стратосферы.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Перемешивание ватмосфере.
Перемешивание воздуха в тропосферепроисходит довольно быстро. Пассаты в средних широтах в обоих полушарияхогибают Землю в среднем примерно за один месяц, вертикальное перемещение междуземной поверхностью и тропопаузой (на высоте от 12 до 16 км) также происходит втечение месяца, перемешивание в направлении с севера на юг в пределах полушарияпроисходит приблизительно за три месяца, а эффективный обмен между двумяполушариями осуществляется примерно за год. Поскольку в данной работерассматриваются процессы, изменения которых происходят за время порядканескольких лет, десятилетий и столетий, можно считать, что тропосфера в любоймомент времени хорошо перемешана. Это предположение основано на том, что средниегодовые значения концентрации <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1100"> для высоких северных ивысоких южных широт отличаются только на 1,5-2,0 млн<img src="/cache/referats/1802/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1101"><img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1102"> выше, чем в южном.Различие концентраций в северном и южном полушариях, вероятно, вызвано тем, чтооколо 90% источников промышленных выбросов расположено в северном полушарии. Запоследние десятилетия эта разница увеличилась, поскольку потреблениеископаемого топлива также возросло.
Обмен между стратосферой и тропосферойпроисходит значительно медленнее, чем в тропосфере, поэтому сезонные колебанияконцентрации атмосферного углекислого газа выше тропопаузы быстро уменьшаются.В стратосфере рост концентрации <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1103"> значительнозапаздывает по сравнению с её ростом в тропосфере. Так, согласно измерениям,концентрации <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1104"> на высоте 36 кмпримерно на 7 млн<img src="/cache/referats/1802/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1105"> меньше, чем на уровнетропопаузы (т.е. на высоте 15 км).Это соответствует времени перемешивания между стратосферой и тропосферой,равному 5-8 годам.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Газообмен всистеме атмосфера — океан.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Скоростьгазообмена.
В стационарном состоянии, существовавшемв доиндустриальное время, более 90% содержащегося на Земле изотопа <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1106"> находилось в морскойводе и донных отложениях (содержание <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1107"> в последних составляетвсего несколько процентов). Существовал примерный баланс между переносом <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1108"> из атмосферы в океан ирадиоактивным распадом внутри океана. Средний глобальный обмен <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1109"> между атмосферой иокеаном можно определить путём измерения разности содержания <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1110"> в углекислом газеатмосферы и растворённом <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1111"> в поверхностном слоеокеана. Данные наблюдений за уменьшением концентрации <img src="/cache/referats/1802/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1112"> в атмосфере и еёувеличением в поверхностных водах океана после проведения испытаний ядерногооружия дают ещё одну возможность определить скорость газообмена. Третий способоценки скорости газообмена между атмосферой и океаном заключается в измеренииотклонения от состояния равновесия между <img src="/cache/referats/1802/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1113"> и <img src="/cache/referats/1802/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1114"><img src="/cache/referats/1802/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1115"> из океана в атмосферу.Средняя скорость газообмена <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1116"> между атмосферой иокеаном при концентрации <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1117"> в атмосфере 300 млн<img src="/cache/referats/1802/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1118"><img src="/cache/referats/1802/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1119"><img src="/cache/referats/1802/image042.gif" v:shapes="_x0000_i1120"><img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1121"> в атмосфере равно 8,5<img src="/cache/referats/1802/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1122">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Буферные свойствакарбонатной системы.
При растворении <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1123"> в морской водепроисходит реакция гидратации с образованием угольной кислоты <img src="/cache/referats/1802/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1124"><img src="/cache/referats/1802/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1125"><img src="/cache/referats/1802/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1126"><img src="/cache/referats/1802/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1127">pH);парциальным давлением расворённого углекислого газа <img src="/cache/referats/1802/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1128"> которое при условииравновесия с атмосферой равно парциальному давлению <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1129"> в атмосфере. При поглощении<img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1130"> морской водойщёлочность остаётся неизменной, а образование и разложение органических инеорганических соединений приводит к изменению как <img src="/cache/referats/1802/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1131">
1. <span Times New Roman"">
Растворимость <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1132"> в морской воде исоответственно концентрация суммарного углерода, находящегося в равновесии сатмосферным <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1133"> при заданном значенииконцентрации последнего, зависят от температуры.2. <span Times New Roman"">
Обмен <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1134"> между газовой фазой ираствором зависит от так называемого буферного фактора, который также называютфактором Ревелла.Растворимостьи буферный фактор увеличиваются при понижении температуры. Так как изменениепарциального давления углекислого газа в направлении от полюса к экваторуневелико, в среднем <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1135"> переносится изатмосферы в океан в высоких широтах и в противоположном направлении в низких,хотя наблюдаются отклонения от этойупрощённой картины вследствие того, что в результате апвеллинга из глубинныхслоёв океана к поверхности приносятся обогащённые углекислым газом воды.Буферный фактор имеет величину порядка 10 и увеличивается с ростом значений <img src="/cache/referats/1802/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1136"><img src="/cache/referats/1802/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1137"> чувствительно к довольномалым изменениям <img src="/cache/referats/1802/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1138"> в воде. При сохраненииравновесия в системе атмосфера — поверхностные воды океана изменениеконцентрации <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1139"> в атмосфере примернона 25% в течение последних 100 лет вызовет изменение содержания суммарногорасворённого неорганического углерода в поверхностных водах только на 2-2,5%.Таким образом, способность океана поглощать избыточный атмосферный <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1140"> в 10 раз меньше той,которую можно было бы ожидать исходя из сравнения размеров природныхрезервуаров углерода.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Углерод в морскойводе.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Полное содержаниеуглерода и щёлочность.
Как показали исследования, содержаниесуммарного неорганического углерода в океане в 1983 году более, чем в 50 разпревышало содержание <img src="/cache/referats/1802/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1141"> в атмосфере. Крометого, в океане находятся значительные количества растворённого органическогоуглерода. Вертикальное распределение <img src="/cache/referats/1802/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1142"> не является однородным,его концентрации в глубинных слоях океана выше, чем в поверхностных.Наблюдается также увеличение концентрации <img src="/cache/referats/1802/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1143"> от довольно низкихзначений в глубинных водах Северного Ледовитого океана к более высокимзначениям в глубинных водах Атлантического океана, к ещё более высоким в Южноми Индийском о