Для понимания процессов, влияющих на климат нашей планеты, вспомним некоторые термины.

Парниковый эффект – это повышение температуры нижних слоёв атмосферы по сравнению с температурой теплового излучения планеты. Суть явления заключается в том, что поверхность планеты поглощает солнечное излучение, в основном, в видимом диапазоне и, нагреваясь, излучает его обратно в пространство, но уже в инфракрасном диапазоне. Значительная часть инфракрасного излучения Земли поглощается атмосферой и частично вновь излучается на Землю. Этот эффект взаимного лучевого теплообмена в нижних слоях атмосферы и называется парниковым. Парниковый эффект – естественный элемент теплового баланса Земли. Без парникового эффекта средняя температура поверхности планеты составляла бы — 19°С вместо реальных +14°С. В течение последних нескольких десятков лет различные национальные и международные организации отстаивают гипотезу о том, что человеческая деятельность приводит к усилению парникового эффекта, а, значит, к дополнительному нагреву атмосферы. При этом существуют и альтернативные точки зрения, например, связывающие изменение температуры в атмосфере Земли с естественными циклами солнечной активности.(1)

В пятом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата  (2013-2014 гг.) констатируется, что, с вероятностью более 95%, влияние человека было доминирующей причиной потепления, наблюдаемого с середины ХХ в.  Согласованность наблюдаемых и расчетных изменений во всей климатической системе указывает на то, что наблюдаемые изменения климата вызваны в первую очередь увеличением атмосферных концентраций парниковых газов, происходящим вследствие хозяйственной деятельности человека.

Текущее изменение климата России в целом следует охарактеризовать как продолжающееся потепление со скоростью, более чем в два с половиной раза превышающей среднюю скорость глобального потепления.(2)

Диффузное отражение — это отражение светового потока, падающего на поверхность, при котором отражение происходит под углом, отличающимся от падающего. Диффузным отражение становится в том случае, если неровности поверхности имеют порядок длины волны (или превышают её) и расположены беспорядочно. (3)

Альбедо Земли  (А.З.) — Процентное отношение солнечной радиации, отданной земным шаром (вместе с атмосферой) обратно в мировое пространство, к солнечной радиации, поступившей на границу атмосферы. Отдача солнечной радиации Землей слагается из отражения от земной поверхности, рассеяния прямой радиации атмосферой в мировое пространство (обратного рассеяния) и отражения от верхней поверхности облаков. А. 3. в видимой части спектра (визуальное)—около 40%. Для интегрального потока солнечной радиации интегральное (энергетическое) А. 3. около 35%. В отсутствие облаков визуальное А. 3. было бы около 15%. (4)

Спектральный диапазон электромагнитного излучения Солнца— простирается от радиоволн до рентгеновских лучей. Однако максимум его интенсивности приходится на видимую (жёлто-зелёную) часть спектра. На границе земной атмосферы ультрафиолетовая часть солнечного спектра составляет 5 %, видимая часть — 52 % и инфракрасная часть — 43 %, у поверхности Земли ультрафиолетовая часть составляет 1 %, видимая — 40 % и инфракрасная часть солнечного спектра — 59 %. (5)

Со́лнечная постоя́нная — суммарная мощность солнечного излучения, проходящего через единичную площадку, ориентированную перпендикулярно потоку, на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца вне земной атмосферы. По данным внеатмосферных измерений солнечная постоянная составляет 1367 Вт/м².(3)

Площадь поверхности Земли – 510 072 000 км2.

  • Основная часть.

Изменения в современном климате (в сторону потепления) называют глобальным потеплением.

Простейший механизм глобального потепления выглядит следующим образом.

Солнечная радиация, поступая в атмосферу нашей планеты, в среднем, отражается на 35%, что является интегральным альбедо Земли.  Большая из оставшейся части поглощается поверхностью, которая нагревается. Остальное усваивается растениями в процессе фотосинтеза.

Нагретая поверхность Земли начинает излучать в инфракрасном диапазоне, но это излучение не уходит в космос, а задерживается парниковыми газами. Виды парниковых газов мы рассматривать не будем. Чем больше парниковых газов, тем больше обратно  ими на Землю излучается тепла, и тем выше, соответственно , становится средняя температура поверхности Земли.

Парижское соглашение — соглашение в рамках Рамочной конвенции ООН об изменении климата, рассматривает необходимость «держать рост глобальной средней температуры «намного ниже» 2 °C и «приложить усилия» для ограничения роста температуры величиной 1,5 °C». Но в нем, кроме сокращения выбросов парниковых газов, нет алгоритма решения этой проблемы.

Учитывая, что США вышли из этого соглашения 01 июня 2017 года, необходим новый международный проект. И Россия может его предложить.

Главным преимуществом нового соглашения должен быть – ясный и эффективный механизм смягчения  воздействия парниковых газов на климат Земли.

Самым интересным способом уменьшения  влияния парниковых газов на климат может стать увеличение среднего альбедо Земли.

Давайте поподробней рассмотрим его.

В России около 625 000 км дорог, покрытых асфальтом, в Китае и США – суммарно на порядок больше.

Даже если допустить, что все дороги в России однополосные и 4-ой категории ( что само по себе абсурдно), то минимальная ширина составит 3м ( согласно СНиП 2.07.01-89). Площадь дорог будет 1875 км2. Или 1 875 000 000 м2.

Солнечная постоянная вне атмосферы, как мы помним 1.37 кВт/м2.

Для упрощения возьмем среднюю полосу, где солнечная энергия у поверхности земли (усредненное значение за год) будет приблизительно равна 0.5 кВт/м2.

Получаем, что на дороги РФ падает мощность солнечной радиации 937 500 000 Ватт.

Теперь делим это число на 2. Т.к. Земля вертится. Получается 468 750 000 Вт.

Среднее  интегральное альбедо асфальта 20%.

С помощью добавления пигмента или битого стекла, альбедо видимого диапазона  асфальта возможно увеличить до 40%. Пигмент должен спектрально совпадать с  диапазоном излучения нашей звезды. Т.е. иметь желто- зеленые расцветки. Но, одновременно – не ухудшать физические характеристики асфальтобетона и быть максимально дешевым и легким в синтезе.

При постепенной замене старого асфальтобетона на новый, в процессе естественного износа первого – суммарное увеличение отраженной мощности излучения составит 469 МВт х 0.4 (видимая часть Солнечного спектра) х0.2 (разница между старым и новым альбедо) 37.5 МВт.

Инфракрасную составляющую спектра в расчет не берем, т.к. она поглотится парниковыми газами.

В целом по миру эта величина составит более 500МВт. Это 0.00039% от общей поступающей мощности излучения  на Землю. А для устранения парникового эффекта необходимо отразить мощность на 3 порядка больше.

Ухудшат ситуацию на планете и таяние ледников, т.к. их альбедо очень высоко.

Дополнительно необходимо разработать единый стандарт для материалов, используемых для настила крыш домов, в сторону увеличения их диффузионной отражательной способности. Либо ввести акциз на продажу  таких материалов с альбедо менее 0.4.

Только такими комплексными мерами мы сможем замедлить скорость глобального потепления.

Эколог, Елистратов Сергей Николаевич

 

 

published on cemicvet.ru according to the materials my-orchids.ru

adminИнтересное вокруг
Для понимания процессов, влияющих на климат нашей планеты, вспомним некоторые термины. Парниковый эффект – это повышение температуры нижних слоёв атмосферы по сравнению с температурой теплового излучения планеты. Суть явления заключается в том, что поверхность планеты поглощает солнечное излучение, в основном, в видимом диапазоне и, нагреваясь, излучает его обратно в пространство,...