К увеличению альбедо планеты может привести
Обновлено: 05.07.2024
Какие утверждения справедливы?
А. Аэрозоли отражают солнечный свет и тем самым способствуют уменьшению альбедо Земли.
Б. Извержения вулканов способствуют увеличению альбедо Земли.
Альбедо Земли
Температура у поверхности Земли зависит от отражательной способности планеты — альбедо. Альбедо поверхности — это отношение потока энергии отражённых солнечных лучей к потоку энергии падающих на поверхность солнечных лучей, выраженное в процентах или долях единицы. Альбедо Земли в видимой части спектра — около 40%. В отсутствие облаков оно было бы около 15%.
Альбедо зависит от многих факторов: наличия и состояния облачности, изменения ледников, времени года и соответственно от осадков. В 90-х годах XX века стала очевидна значительная роль аэрозолей — мельчайших твёрдых и жидких частиц в атмосфере. При сжигании топлива в воздух попадают газообразные оксиды серы и азота; соединяясь в атмосфере с капельками воды, они образуют серную, азотную кислоты и аммиак, которые превращаются потом в сульфатный и нитратный аэрозоли. Аэрозоли не только отражают солнечный свет, не пропуская его к поверхности Земли. Аэрозольные частицы служат ядрами конденсации атмосферной влаги при образовании облаков и тем самым способствуют увеличению облачности. А это, в свою очередь, уменьшает приток солнечного тепла к земной поверхности.
Прозрачность для солнечных лучей в нижних слоях земной атмосферы зависит также от пожаров. Из-за пожаров в атмосферу поднимается пыль и сажа, которые плотным экраном закрывают Землю и увеличивают альбедо поверхности.
Под альбедо поверхности понимают
1) общий поток падающих на поверхность Земли солнечных лучей
2) отношение потока энергии отражённого излучения к потоку поглощенного излучения
3) отношение потока энергии отражённого излучения к потоку падающего излучения
4) разность между падающей и отражённой энергией излучения
Чтобы определить отражательные возможности небесных тел, ученые применяют термин «альбедо». Это количество электромагнитных лучей, которые отражаются от поверхности космического объекта. 100% способность определяется коэффициентом 1, а абсолютно темное тело – 0. Объекты с крайностями отыскать сложно, поэтому мы натыкаемся на нечто между ними.
Для землян эффект альбедо важен, потому что влияет на климатические условия. Чем ниже показатель, тем больше лучей планета впитает, а значит повысит температурную отметку. Если альбедо выше, то планета отталкивает лучи и остывает.
Спутниковый снимок изображает пятна на льду
В качестве примера можно привести функциональность снега. Когда он выпадает, то отражает огромное количество радиации. Именно поэтому при катании на лыжах вы рискуете получить солнечный ожог. Ученые переживают насчет глобального потепления. Дело в том, что это приведет к таянию полярных ледников, а значит, мы не сможем отбивать привычное количество света и температура продолжит расти.
Спутники все время вычисляют земное альбедо, чтобы следить за переменами. Каждая земная часть делает свой вклад. Вырубка лесов увеличивает альбедо, а облачные покровы снижают. В любое время половина планета укрыта ими, поэтому эффект не примечательный.
Альбедо считается одним из сложнейших факторов при расчетах и составлении климатических моделей. Но он помогает предсказать будущие события. Важно понимать, что показатель альбедо меняется в зависимости от типа поверхности (лес, снег, лед, земля, вода и т.д.). Если брать средние показатели, то геометрическое альбедо Земли - 0.367, а сферическое - 0.306.
Для понимания процессов, влияющих на климат нашей планеты, вспомним некоторые термины.
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)
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.
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.
Обнаружилось, что в последние годы Земля все интенсивнее отражала солнечные лучи. Казалось бы, это должно было привести к сокращению доли солнечной энергии, поступающей на Землю, и, соответственно, снижению эффекта глобального потепления. Но все оказалось гораздо хуже. Растет и температура Земли, и ее «блеск». Этот парадокс вызван, как выяснилось, резкой перестройкой характера распределения облачности по ярусам в последние пять лет. До этого данный параметр в течение длительного времени испытывал лишь незначительные колебания.
По мнению исследователей, парадокс может быть связан с ростом облачности в сочетании с необычными изменениями строения самой облачности, однако ученые сами не очень уверены в таком объяснении. Значительная изменчивость облачного покрова и альбедо Земли препятствует прогнозированию климата Земли и возможности представлять происходящие в нем процессы.
Наблюдаемый учеными на протяжении последних пяти лет рост альбедо Земли плохо согласуется и просто противоречит тенденции повышения температуры на поверхности Земли и мирового океана, поскольку рост доли солнечной радиации, отражаемой обратно в космическое пространство, должен приводить к соответственному уменьшению той ее доли, которая достигает Земли и способствует разогреву планеты.
Читайте также: