КОНЦЕНТРАЦИИ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ В АТМОСФЕРЕ - Парниковый эффект

Безусловно, важнейшим из парниковых газов является двуокись углерода. Его основным источником служат процессы сжигания органического топлива (уголь, газ, нефть и продукты ее переработки, горючие сланцы, дрова). За счет этого в атмосферу поступает до 80% двуокиси углерода. Существует достаточно большое количество прогнозов развития энергетики. Однако их точность оставляет желать лучшего. В своем большинстве прогнозы дают явно завышенные оценки по сравнению с реальными цифрами мирового энергопотребления.

На рис. 3-2 приведен по данным ряд оценок потребления энергии в мире в 2000 году, они лежат в пределах от 16 до 21 Гт. у.т. В действительности же эта величина вряд ли превысит значение 14 Гт. у.т. при сохранении нынешних тенденций (в 1997 г. она составила 13,3 Гт. у.т.).

Прогнозы: 1 - Института атомной энергии (ИАЭ), 1987г.; 2 - Международного института прикладного системного анализа (IIASA), 1981 г.; 3 - Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), 1984 г.; 4 - Окриджской национальной лаборатории, 1985г.; 5 - Мировой энергетической конференции (WEC), 1984 г.; 6 - Международной комиссии по изменению климата (IPCC), 1992г.

потребление энергии в мире с середины xix века и недавние прогнозы энергопотребления на 2000 г

Рис. 3-2. Потребление энергии в мире с середины XIX века и недавние прогнозы энергопотребления на 2000 г.

Наиболее предпочтительным представляется прогноз, основанный на историко-экстраполяционном подходе, анализе современных тенденций развития энергетики. К важнейшим особенностям прогноза следует отнести:

    - признание того, что потребление энергии на душу населения является важнейшим экономическим и социальным показателем, определяющим как уровень жизни конкретной страны, так и этап исторического развития, на котором она находится; - установление факта стабилизации душевого потребления энергии для развитых индустриальных стран, ответственных примерно за 50% мирового потребления топлива. Уровень, на котором происходит стабилизация душевого потребления энергии, определяется исключительно климато-географическими факторами: среднегодовой температурой страны, рельефом и размером ее территории. Этот факт позволяет оценить оптимальное значение е* душевого энергопотребления для каждой страны; - выделение пяти характерных регионов мира в зависимости от душевого потребления энергии в год и годового естественного прироста населения - другого важнейшего критерия степени развития страны.

На рис. 3-3 представлена энергодемографическая диаграмма состояния мира в коор-динатах е/е* - душевое потребление энергии в год по отношению к оптимальному для данной страны значению и AGR (Annual Growth Rate) - годовая разность между рождаемостью и смертностью по отношению к общей численности населения.

энергодемографическая диаграмма состояния мира

Рис. 3-3. Энергодемографическая диаграмма состояния мира

Анализ диаграммы позволяет выделить следующие характерные группы стран:

    - развитые индустриальные страны, где е/е*"1 и низкие AGR (значительно ниже среднемирового значения 1,73% в год); - страны с переходной экономикой. В них демографическая стабилизация практически достигнута, но насыщение энергопотребления еще не наступило; - новые развитые страны характеризуются потреблением энергии ниже оптимального (е/е* - страны-экспортеры нефти с потреблением энергии выше оптимального и приростом населения выше среднемирового; - развивающиеся страны характеризуются уровнем потребления энергии значительно ниже оптимального и значениями AGR, как правило, выше мирового; - учет обратных связей в системе энергетика - климат. Преобладающие связи оказываются отрицательными. Во-первых, увеличение концентрации СО2 в атмосфере вместе с потеплением климата ведет к возрастанию биопродукции тропических, хвойных и умеренных лесов и, соответственно, к росту поглощения ими СО2. Во-вторых, в результате повышения средней температуры уменьшается потребность в энергии у высокоширотных развитых стран; - учет экономии энергии в результате урбанизации. Современные крупные города являются местами сосредоточения промышленности, транспортных средств, густо населенных жилых массивов. Наличие на городской территории асфальтированных улиц и площадей, содержание в городской атмосфере газовых и аэрозольных загрязнений приводит к изменению баланса солнечной радиации. Совокупность перечисленных факторов приводит к образованию городского "острова тепла", т. е. к тому, что температура воздуха в пределах города на несколько градусов выше, чем в пригородной зоне.

Результаты анализа представлены на рис. 3-4 и рис. 3-5, на которых изображены прогнозы мирового потребления энергии и потребления на душу населения до 2100 г. Главный вывод состоит в том, что уже во 2-й половине наступающего столетия потребление энергии стабилизируется, а к концу XXI века начнется его слабое снижение.

прогноз мирового потребления энергии е рис. 3-5. прогноз мирового потребления энергии е на душу населения

Рис. 3-4. Прогноз мирового потребления энергии Е Рис. 3-5. Прогноз мирового потребления энергии е на душу населения.

Ожидается, что стабилизация наступит при значениях 24-25 Гт. у.т., отличающихся от нынешнего менее чем в 2 раза. Что же касается душевого потребления энергии, то, пройдя через максимум приблизительно в 2030 г., его значение снизится к концу века до нынешнего уровня (примерно 2,3 т. у.т./(чел. год)). Использование представленных результатов в расчетах концентрации CO2 в атмосфере на основе модели углеродного цикла позволило предсказать изменение этой величины в следующем столетии (рис. 3-6).

Как видно на рисунке, достигнутая в настоящее время скорость роста концентрации CO2, по-видимому, сохранится в ближайшие 40-50 лет. После этого скорость начнет снижаться, и к концу XXI века будет достигнуто значение около 460 млн-1 , что всего на 65% выше уровня1800 г. Такой результат вселяет определенный оптимизм, так как, по общему мнению экспертов, критическим, после которого можно ожидать необратимых изменений в экосистемах, признается значение концентрации CO2, вдвое превышающее значение для доиндустриальной эры ("280 млн-1).

прогноз мирового потребления энергии е на душу населения

Рис. 3-5. Прогноз мирового потребления энергии е на душу населения

Несколько слов о других, помимо CO2, составляющих атмосферу газов, приводящих к парниковому эффекту... Следующими по вкладу в парниковый эффект являются метан СН4 и закись азота N2O. Концентрация того и другого газа определяется как естественными, так и антропогенными причинами. Так, естественным источником СН4 являются переувлажненные почвы, в которых происходят процессы анаэробного разложения. Человек добавил свои источники - рисовые плантации, добычу и транспортировку природного газа, сжигание биомассы и др.

К естественным поставщикам N2O в атмосферу относятся океан и почвы. Антропогенная добавка связана с сжиганием топлива и биомассы, вымыванием азотных удобрений. Как показывают расчеты, рост концентрации того и другого компонента атмосферы должен прекратиться в следующем столетии, и к 2050 г. будет достигнута стабилизация концентрации СН4 на уровне 2,5 млн-1, а к 2100 г. и концентрации N2O на уровне 0,37 млн-1. Эти значения превосходят нынешние всего на 20%. В перспективе должны полностью утратить свою роль как парниковой составляющей фреоны - газы, имеющие чисто индустриальное происхождение. Это следует из решений Копенгагенской встречи (1992 г.) стран-участниц Монреальского протокола по озоноразрушающим веществам (1987 г.). Вместе с тем можно ожидать постепенного накопления в атмосфере их заменителей. Однако даже к концу XXI века их концентрация в атмосфере не превысит значения 1,5 млрд-1, что может дать вклад в суммарный парниковый эффект не более 10%.

Похожие статьи




КОНЦЕНТРАЦИИ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ В АТМОСФЕРЕ - Парниковый эффект

Предыдущая | Следующая