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 климат ических 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.

Парниковые газы поглощают отраженную энергию Солнца, делая атмосферу Земли более теплой. Большая часть солнечной энергии достигает поверхности планеты, а часть отражается обратно в космос. Некоторые газы, присутствующие в атмосфере, поглощают отраженную энергию и перенаправляют ее обратно на Землю в виде тепла. Газы, ответственные за это, называются парниковыми газами, поскольку они играют ту же роль, что и прозрачный пластик или стекло, покрывающие теплицу.

Парниковые газы и деятельность человека

Некоторые парниковые газы выделяются естественным путем в результате , вулканической активности и биологических процессов. Однако, начиная с возникновения промышленной революции на рубеже XIX века, люди выпускали в атмосферу все большее количество парниковых газов. Это увеличение ускорилось с развитием нефтехимической промышленности.

Парниковый эффект

Тепло, отраженное от парниковых газов, производит измеримое потепление поверхности Земли и океанов. Это оказывает широкомасштабное воздействие на лед, океаны, и .

Основные парниковые газы Земли:

Водяной пар

Водяной пар является наиболее сильным и важным из парниковых газов Земли. Количество водяного пара в не может быть непосредственно изменено деятельностью человека - оно определяется температурой воздуха. Чем теплее, тем выше скорость испарения воды с поверхности. В результате, увеличенное испарение приводит к большей концентрации водяного пара в нижней атмосфере, способной поглощать инфракрасное излучение и отражать его вниз.

Углекислый газ (CO2)

Углекислый газ является самым важным парниковым газом. Он высвобождается в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива, извержения вулканов, разложения органических веществ и передвижения транспортных средств. Процесс производства цемента приводит к выбросу большого количества углекислого газа. Вспашка земли также вызывает высвобождение большого количества углекислого газа, обычно хранящегося в почве.

Растительная жизнь, которая поглощает СО2 в , является важным естественным хранилищем углекислого газа. также может поглощать растворенный в воде CO2.

Метан

Метан (CH4) - второй наиболее важный парниковый газ после двуокиси углерода. Он более сильный, чем CO2, но присутствует в атмосфере в гораздо меньших концентрациях. CH4 может находится в атмосфере в течение более короткого времени, по сравнению с CO2 (время пребывания CH4 составляет примерно 10 лет, по сравнению с сотнями лет для CO2). Природные источники метана включают в себя: водно-болотные угодья; горение биомассы; процессы жизнедеятельности крупного рогатого скота; выращивание риса; добыча, сжигание и переработка нефти или природного газа и др. Основным природным поглотителем метана является сама атмосфера; другим - почва, где метан окисляется бактериями.

Как и в случае с СО2, деятельность человечества увеличивает концентрацию СН4 быстрее, чем метан поглощается естественным образом.

Тропосферный озон

Следующим наиболее значительным парниковым газом является тропосферный озон (O3). Он образуется в результате загрязнения воздуха и его следует отличать от естественного стратосферного О3, который защищает нас от многих разрушительных солнечных лучей. В нижних частях атмосферы озон возникает при разрушении других химических веществ (например, оксидов азота). Этот озон считается парниковым газом, но он недолговечен и хотя способен в значительной степени способствовать потеплению, его последствия обычно локальные, а не глобальные.

Второстепенные парниковые газы

Второстепенными парниковыми газами выступают оксиды азота и фреоны. Они являются потенциально опасными для . Однако в связи с тем, что их концентрации не такие значительные как вышеупомянутых газов, оценка их влияния на климат полностью не изучена.

Оксиды азота

Оксиды азота находятся в атмосфере благодаря естественным биологическим реакциям в почве и воде. Тем не менее большое количество выделяемого оксида азота вносит значительный вклад в глобальное потепление. Основным источником является производство и использование синтетических удобрений в сельскохозяйственной деятельности. Моторные автомобили выделяют оксиды азота при работе на ископаемых видах топлива, таких как бензин или дизельное топливо.

Фреоны

Фреоны представляют собой группу углеводородов с различными видами использования и характеристиками. Хлорфторуглероды широко используются в качестве хладагентов (в кондиционерах и холодильниках), вспенивателей, растворителей и др. Их производство уже запрещено в большинстве стран, но они по-прежнему присутствуют в атмосфере и наносят ущерб озоновому слою. Гидрофторуглероды служат альтернативой более вредным озоноразрушающим веществам, и вносят гораздо меньший вклад в глобальное изменение климата на планете.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

1.2.1 Парниковые газы

Парниковые газы - такие газообразные составляющие атмосферы, как природного, так и антропогенного происхождения, которые поглощают и переизлучают инфракрасное излучение.

Накопитель - компоненты климатической системы, в которых происходит накопление парниковых газов.

Поглотитель - любой процесс, вид деятельности или механизм, который абсорбирует парниковый газы.

Источник - любой процесс, вид деятельности, в результате которого в атмосферу поступают парниковые газы .

Углекислый газ - диоксид углерода, постоянно образуется в природе при окислении органических веществ: гниении растительных и животных остатков, дыхании. Его основным источником служат антропогенные процессы: сжигание органического топлива (уголь, газ, нефть и продукты ее переработки, горючие сланцы, дрова). Все эти вещества состоят в основном из углерода и водорода. Поэтому их еще называют органическим, углеводородным топливом. За счет их сжигания в атмосферу поступает до 80% двуокиси углерода.

При горении, как известно, поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Вследствие этого процесса, каждый год человечество выбрасывает в атмосферу 7 миллиардов тонн углекислого газа. Одновременно с этим на Земле вырубаются леса – один из самых главных потребителей углекислого газа, причем, вырубаются со скоростью 12 гектаров в минуту. Вот и получается, что углекислого газа в атмосферу поступает все больше и больше, а потребляется растениями все меньше и меньше.

Причины роста содержания СО 2 в атмосфере:

1. сжигание ископаемого топлива;

2. сведение лесов;

3. земледелие;

4. перевыпас и ряд других нарушений .

Круговорот углекислого газа на Земле нарушается, поэтому в последние годы содержание углекислого газа в атмосфере не просто увеличивается – увеличиваются темпы прироста. А чем его больше, тем сильнее парниковый эффект.

Следующими по вкладу в парниковый эффект являются метан СН 4 и закись азота N 2 O. Концентрация того и другого газа определяется как естественными, так и антропогенными причинами.

Так, естественным источником СН 4 являются переувлажненные почвы, в которых происходят процессы анаэробного разложения. Метан еще называют болотным газом. В немалых количествах поставляют его и обширные мангровые заросли в тропиках. Попадает он в атмосферу и из тектонических разломов и трещин при землетрясениях. Велики и антропогенные выбросы метана. По оценкам, естественные и антропогенные выбросы составляют примерно 70% и 30%, но последние стремительно растут.

На высоте 15-20 км под действием солнечных лучей он разлагается на водород и углерод, который, соединяясь с кислородом, образует СО 2.

Есть предположение, что метан – основная причина потепления. В частности доктор геолого-минералогических наук Н.А. Ясаманов, предполагают, что в нынешнем глобальном потеплении "повинен" в основном метан. Также концентрация метана увеличивается в процессе интенсификации сельскохозяйственной деятельности.

К естественным поставщикам N2O в атмосферу относятся океан и почвы. Антропогенная добавка связана с сжиганием топлива и биомассы, вымыванием азотных удобрений.

Интенсивность выделения N 2 Ов следнее время быстро возрастает (от 0,1% до 1,3% в год). Такой рост вызван главным образом более широким применением минеральных удобрений. Время жизни N 2 О велико – 170 лет.

Доля влияния на глобальное потепление каждого газа показано в таблице 1.

Табл.1. Основные парниковые газы, их источники и доля влияния на глобальное потепление (данные 2000 г.) .

Газ	Основные источники	Доля влияния на глобальное потепление, %
Углекислый	Производство, транспортировка и сжигание	64
	ископаемого топлива (86%) Сведение тропических лесов и сжигание биомассы (12%) Остальные источники (2%)
	Утечка природного газа Производство топлива Жизнедеятельность животных (пищеварительная ферментация) Рисовые плантации Сведение лесов	20
Закись азота	Применение азотных удобрений	6
	Сжигание биомассы Сжигание ископаемого топлива

Что это плохо. Колебание количества углекислоты объясняется сезонными колебаниями. Избыток углекислого газа способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур". Не разделяет мнение о глобальном потеплении и академик РАН К.Я. Кондратьев, автор множества монографий, посвященных солнечной радиации, парниковому эффекту в атмосфере, многомерным глобальным изменениям, климатическим...

Водными ресурсами и углубляются преобразования механизмов водного хозяйства. Большое внимание уделяется проблемам, связанным с деградацией земель. Осуществляются различные меры по преодолению этих проблем. 3. Международное сотрудничество КНР с зарубежными странами в сфере обеспечения экологической безопасности китай загрязнение море атмосфера 3.1 Международное сотрудничество КНР в рамках...

Будет связана с переходом к очередной технологической революции, а, кроме того, с установлением и включением в действие новых международных институтов. Заключение Глобальные проблемы экономики, так же как и общечеловеческие проблемы существовали всегда, со времени зарождения цивилизации. Будут существовать и в дальнейшем. Они являются следствием неравновесного состояния, как экономики, так...

И, как следствие, негативно сказывается на достижении конечного результата - обеспечении экологической безопасности. 3 Разработка программы повышения эффективности государственного экологического контроля 3.1 Недостатки существующей системы государственного экологического контроля Проблемы совершенствования правовой регламентации общественных отношений в области охраны окружающей среды...

От модема, покупать антенну на рынке вовсе не обязательно. Сделать ее самостоятельно довольно просто. Однако следует учитывать, что вибраторы по форме отличаются сильно. Если рассматривать самые простые модификации, то они делаются из металлических банок. В свою очередь, антенны с частотой более 500 Гц требуют установки вибратора. Чтобы подробно разобраться в этом вопросе, необходимо рассмотреть некоторые разновидности моделей и изучить их конструкции.

Модель из банки

Делается антенна для 3G-модема своими руками из пивной банки довольно просто. В первую очередь для усиления сигнала подбирается усилитель операционного типа, который можно приобрести в любом магазине радиотехники. Непосредственно в банке для него необходимо сделать отверстие. При этом крышка для работы не понадобится. Кабель с этой целью можно использовать коаксиального типа. Однако для лучшей передачи сигнала применяются диффузоры с высокой пропускной способностью. Также они могут значительно повышают частотность устройства. Чтобы установить диффузор к антенне, можно воспользоваться паяльной лампой. Еще антенна для 3G-модема своими руками из банки может делаться при участии регулятора.

Антенна с медной обмоткой

Собирается с медной обмоткой антенна для 3G-модема своими руками домашних условиях не сильно просто. С этой целью вибратор подбирается прямоугольной формы. При этом боковые стойки его должны быть загнуты. Все это необходимо для того, чтобы лучше улавливать сигнал. Непосредственно центральный штырь нужно устанавливать на пластине. С этой целью в ней следует сделать отверстие небольшого размера. После этого для фиксации штыря используется паяльная лампа.

Обмотка в данном случае должна располагаться на нижней мачте. На этом этапе проволоки нужно заготовить довольно много. Непосредственно передача сигнала должна осуществляться через диффузор. Устанавливается он, как правило, с лучевым транзистором. Подсоединение антенны важно выполнять только через расширитель. В основном он в магазинах продается с медными контактами. Чтобы закрепить антенну на крыше или стене, важно приобрести металлические дюбеля. Также у основы мачты требуется приварить опору.

Устройство на алюминиевой мачте

Делается данного типа антенна для 3G-модема своими руками (фото показано ниже) довольно быстро. Если рассматривать модификацию на 400 Гц, то длина вибратора должна составлять не более 40 см. При этом высота стойки зависит от толщины пластины. В среднем она размер имеет 50 см. Вибратор устанавливать можно при помощи сварочного аппарата. Однако перед этим боковым стойкам необходимо придать нужную форму. С этой целью придется воспользоваться станком. После закрепления опор можно переходить непосредственно к диффузору. С этой целью заготавливается в первую очередь лучевой транзистор. Далее важно для соединения антенны использовать аналоговый преобразователь. Однако следует понимать, что стойки должны фиксироваться довольно жестко. В данном случае необходимо предусмотреть суровые погодные условия.

Использование алюминиевых стоек

Делается с алюминиевыми стойками антенна для 3G-модема своими руками (схема показана ниже) при помощи вибратора. Для этих целей его целесообразнее подбирать стального типа. Далее, потребуется установить непосредственно диффузор. С целью изменения частотности антенны многие специалисты рекомендуют устанавливать мощные модуляторы. Монтировать их важно у передней стойки. Чтобы скрыть провода, следует воспользоваться изоляционной лентой.

В процессе сборки вибратора особое внимание необходимо уделить боковым стойкам. Как правило, их устанавливают под небольшим углом. Все это необходимо для лучшего принятия сигнала. Также следует учитывать, что основы для антенны могут делать как со стальных, так и алюминиевых пластин. Непосредственно подключение модели может осуществляться через цифровые преобразователи. Найти их в магазине можно на два и на три контакта. В данном случае лучше остановиться на первом варианте.

Антенна на 300 Гц серии CDMA

Собирается на 300 Гц антенна для 3G-модема своими руками CDMA по-разному. В данном случае многое зависит от формы вибратора. Если складывать ее прямоугольного типа без боковых стоек, то диффузор можно подбирать низкой чувствительности. Непосредственно сборку модели стоит начинать с установки мачты. На первом этапе на нее крепится металлическая пластина. Далее на ней необходимо сделать четыре отверстия по углам. С этой целью можно воспользоваться дрелью. Далее останется только зафиксировать центральный штырь при помощи сварки. При этом передняя часть вибратора должна находиться под небольшим углом. Проводники для подключения важно подсоединять непосредственно к преобразователю. Его в свою очередь часто устанавливают на задней стороне вибратора.

Модель на 400 Гц

Складывается на 400 Гц антенна 3G-модема своими руками при помощи мощного диффузора. На сегодняшний день пользуются большим спросом модификации с модуляторами. Как правило, они продаются многоканальными. Для их нормальной работы дополнительно потребуется приобрести проходные конденсаторы. Устанавливать их важно на вибраторе. Непосредственно пластина припаивается в первую очередь. Далее крепятся проводники для подсоединения к модему. Только после этого появится возможность установить диффузор. В конце работы останется сделать обмотку и закрепить основу антенны.

Устройство антенны на 500 Гц

Делаться на 500 Гц антенна для 3G-модема своими руками может по-разному. В данном случае многое зависит от типа вибратора. Также следует учитывать параметры диффузора. Если рассматривать самую простую модель, то вибратор целесообразнее подбирать прямоугольной формы. При этом диффузор должен обладать малой чувствительностью. Для этого толщина металла не должна превышать 1.2 мм. Боковые упоры закрепить на антенне можно при помощи паяльной лампы. В данном случае преобразователь крепится на задней стороне панели.

С этой целью придется сделать в ней отверстие. Только после этого устанавливается проходной конденсатор. Все контакты его необходимо изолировать, поскольку в противном случае замыкания будут происходить довольно часто. Также следует учитывать, что преобразователь нужно фиксировать жестко. В некоторых случаях его устанавливают с расширителем. В такой ситуации частотность модели можно менять при помощи модулятора. Однако самостоятельно изготовить антенну данного типа довольно сложно.

Модификации с фидером

Делается данного типа антенна для 3G-модема своими руками при помощи вибратора. Его необходимо устанавливать только прямоугольной формы. При этом стойки для него делаются алюминиевые. В данном случае фидер устанавливается на пластину. При этом центральная часть должна длину иметь около 2,4 см. Боковые стойки в этой ситуации подбираются небольшой толщины.

Транзисторы для принятия сигнала, как правило, используются лучевого типа. В среднем частота такой антенны колеблется в районе 400 Гц. Дополнительно следует учитывать, что модуляторы для модели подходят только широкополосные. В свою очередь, преобразователи используются самые разнообразные. Если рассматривать модель с регулятором, то модулятор целесообразнее подбирать аналогового типа. С этой целью на пластине проделываются два отверстия, которые понадобятся для фиксации устройства. Однако перед этим важно закрепить непосредственно диффузор. Следующим шагом устанавливаются проводники для подсоединения.

Устройства с двойной центральной жилой

Собирается данного типа антенна для 3G-модема своими руками довольно просто. В первую очередь важно заготовить пластину для модели. Для этого используются стальные листы небольшой толщины. Также необходимо заранее приготовить стойки, которые будут устанавливаться по бокам. В данном случае их можно вполне успешно заменить обычными железными банкам. Закрепить их на панели можно при помощи винтов.

Наиболее распространенными принято считать модификации с двумя банками. Однако если нужна низкочастотная модель, то хватит и одной. Диффузоры в этом случае подбирают с регулятором. Однако модуляторы необходимо устанавливать в первую очередь. Непосредственно контакты крепить стоит на задней стороне стойки. Минимум длина вибратора должна составлять 25 см. При этом центральная жила должна выдерживать нагрузку от конденсатора.

Модель вертикальной поляризации с оплеткой

Делается данного типа антенна для 3G-модема своими руками с заготовки мачты. Для этого листы металла чаще всего используются из алюминиевого сплава. Дополнительно для нормальной работы устройства потребуется качественный диффузор. В среднем его частотность обязана находиться в районе 300 Гц. Однако в данном случае многое зависит от проводимости резисторов. Устанавливать их важно на задней панели. С этой целью в заданном месте приделывается дополнительная пластина.

Перед этим поверхность тщательно зачищается при помощи наждачной бумаги. Только после этого можно приступать непосредственно к оплетке. Для этого проволока понадобится небольшого диаметра. Чтобы облегчить работу, можно воспользоваться плоскогубцами. Следующим шагом является крепление преобразователя. Подбирают его, как правлю, на два контакта. Однако на рынке имеется множество более сложных модификаций, которые стоят довольно дорого. В данном случае целесообразнее устанавливать простую модель с целью экономии денежных средств.

Устройство вертикальной поляризации без оплетки

Собрать антенну данного типа можно довольно просто, если заранее подготовить диффузор для нее. Если рассматривать модификацию на 400 Гц, то его следует подбирать исключительно циклический. В данном случае проводимость устройства будет зависеть от мощности конденсаторов. При этом преобразователи часто монтируются проходного типа. Для того чтобы собрать модель в первую очередь важно заняться вибратором.

С этой целью стандартно подготавливаются небольшой толщины листы металла. Только после этого можно приступать к боковым порам. Для этого используются только алюминиевые прутья. Самостоятельно их изогнуть можно при помощи станка. В свою очередь, центральная жила монтируется только после диффузора. Далее можно закрепить на антенне модулятор для изменения частотности. Следующим шагом крепится непосредственно регулятор. Для того чтоб соединить антенну с модемом, потребуется припаять блок с контактами.

Сегодня 3G считается одним из самых популярных типов связи, который позволяет нам получать доступ к интернету практически из любого места в городе и даже за его чертой.

Однако у этого типа связи есть и своя проблема – это покрытие. Даже несмотря на то, что вещание осуществляет практически каждая вышка сотовой связи, очень часто встречаются мертвые зоны, причем в городах. Что говорить об удаленных населенных пунктах.

Практически единственным выходом в этой ситуации является самостоятельное усиление 3G модема. Усилитель можно изготовить самостоятельно, а можно приобрести уже готовый в виде выносной антенны. Ниже мы расскажем о нескольких способах усиления сигнала 3G модема.

Вариант 1 – разместить модем на окне или на улице (самый простой)

Если установить 3G модем на подоконник (при помощи USB удлинителя), или же залезть с ноутбуком на крышу, то в некоторых случаях качество сигнала может увеличиться примерно на 10-15%.

Хоть этот способ и является самым простым, однако в нем довольно много недостатков:
Маленький прирост скорости
Привязка к какому-то (не всегда удобному) месту
Затухание сигнала usb удлинителе
Отсутствует возможность улучшить качество телефонной связи.

2. Использование рефлектора из подручных средств

Этот способ самый популярный в виду своей простоты и небольшой трудозатратности.

Здесь усилителями 3G модема будут служить вещи, которые можно найти в любом доме. Это кухонная кастрюля, обычный дуршлаг или же любая жестяная банка.

Принцип усиления состоит в том, что модем помещают внутрь рефлектора, фокусирующего сигнал на модеме. Теперь его нужно подключить к компьютеру, который должен находится неподалеку, в виду того, что длинный кабель вызывает затухание сигнала. Реальный прирост от этого метода составляет порядка 15-20%.

Недостатки рефлектора заключаются в его громоздкости, относительно слабом усилении и в затухании сигнала.

3. Усиление 3G модема с помощью антенны Харченко

Этот способ является более сложным, требующим определенных навыков и понимания принципов микроволновой техники.

Для изготовления такой антенны понадобятся: проволока, толщиной 3 мм, металлическая трубка (желательно медная), плоскогубцы, напильник и паяльник. Процесс изготовления антенны вы можете найти в сети. Преимущество такой антенны заключается в ощутимом усилении – до 50%. Именно поэтому она пользуется большой популярностью. Из недостатков стоит отметить относительную сложность ее изготовления, так как в такой антенне решающую роль играет точность размеров. Если размеры не соответствуют необходимым, антенна попросту не будет работать.