Global warming
Jul. 1st, 2010 02:19 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
eugeneboДавление земной атмосферы -- 105 паскалей. Деля на g = 10 м/с2, получаем, что над каждым квадратным метром Земли лежит 10 тонн воздуха.
Содержание углекислого газа в нём -- 0.035% по объёму. Умножая на это массу воздуха, и на отношение молекулярных масс CO2 и воздуха (44/29), получаем, что над каждым квадратным метром содержится 5.3 килограмма CO2, в коих сидит 5.3*12/44 = 1.45 кг углерода.
Теплота сгорания последнего -- около 25 МДж/кг. Значит, чтобы восстановить этот углерод из CO2 до угля, требуется порядка 36 мегаджоулей энергии на квадратный метр. Растения, на самом деле, восстанавливают его не до угля, а до сахара, но разница невелика, а лазить за тонкостями окисления углеводов в справочники мне лень.
На квадратный метр Земли в полдень падает от Солнца 1360 ватт/м2. Половина задерживается атмосферой. Ещё на 4 надо поделить из-за усреднения по суткам и широте. Ну и ещё на два, допустим, из-за поглощения в атмосфере под большими углами к горизонту. Итого 85 Вт/м2.
КПД преобразования растениями света в сахар в полевых условиях -- около 1%. Суша составляет треть площади Земли, и треть её покрыта растениями (океанами пренебрежём, хотя они и вносят едва ли не больший вклад). Итого, в среднем квадратный метр Земли преобразует углерод в сахар с мощностью около 85*0.01*0.3*0.33 = 0.08 Вт/м2.
Деля 36 МДж/м2 на 0.08 Вт/м2, получаем 4.5*108 секунд, или 15 лет. Это -- характерное время, за которое земные растения съедают весь CO2 в атмосфере. Ну или скорее 10% его за 10% этого времени. Причём оценка завышена; более точный подсчёт, думаю, вообще даст лишь лет пять.
Итак, время оборота CO2 в атмосфере -- единицы лет. Между тем как атмосфера, в практически неизменном составе, существует уже миллионы лет. О чём это говорит? Правильно. О том, что углекислый газ в атмофере -- буферная компонента. И поддерживается равновесием между пожирающими его растениями и разложением органики (и вулканизмом, конечно). И это равновесие, будучи нарушено, восстанавливается по геологическим меркам времени мгновенно.
И тем не менее, последние лет 50 мы наблюдаем стабильный рост содержания CO2 в атмосфере. Процентов так на сорок уже.
Вопрос: так почему же растительность не справляется? Не успевает? Или проблема просто в том, что мы её слишком уж быстро рубим?
Содержание углекислого газа в нём -- 0.035% по объёму. Умножая на это массу воздуха, и на отношение молекулярных масс CO2 и воздуха (44/29), получаем, что над каждым квадратным метром содержится 5.3 килограмма CO2, в коих сидит 5.3*12/44 = 1.45 кг углерода.
Теплота сгорания последнего -- около 25 МДж/кг. Значит, чтобы восстановить этот углерод из CO2 до угля, требуется порядка 36 мегаджоулей энергии на квадратный метр. Растения, на самом деле, восстанавливают его не до угля, а до сахара, но разница невелика, а лазить за тонкостями окисления углеводов в справочники мне лень.
На квадратный метр Земли в полдень падает от Солнца 1360 ватт/м2. Половина задерживается атмосферой. Ещё на 4 надо поделить из-за усреднения по суткам и широте. Ну и ещё на два, допустим, из-за поглощения в атмосфере под большими углами к горизонту. Итого 85 Вт/м2.
КПД преобразования растениями света в сахар в полевых условиях -- около 1%. Суша составляет треть площади Земли, и треть её покрыта растениями (океанами пренебрежём, хотя они и вносят едва ли не больший вклад). Итого, в среднем квадратный метр Земли преобразует углерод в сахар с мощностью около 85*0.01*0.3*0.33 = 0.08 Вт/м2.
Деля 36 МДж/м2 на 0.08 Вт/м2, получаем 4.5*108 секунд, или 15 лет. Это -- характерное время, за которое земные растения съедают весь CO2 в атмосфере. Ну или скорее 10% его за 10% этого времени. Причём оценка завышена; более точный подсчёт, думаю, вообще даст лишь лет пять.
Итак, время оборота CO2 в атмосфере -- единицы лет. Между тем как атмосфера, в практически неизменном составе, существует уже миллионы лет. О чём это говорит? Правильно. О том, что углекислый газ в атмофере -- буферная компонента. И поддерживается равновесием между пожирающими его растениями и разложением органики (и вулканизмом, конечно). И это равновесие, будучи нарушено, восстанавливается по геологическим меркам времени мгновенно.
И тем не менее, последние лет 50 мы наблюдаем стабильный рост содержания CO2 в атмосфере. Процентов так на сорок уже.
Вопрос: так почему же растительность не справляется? Не успевает? Или проблема просто в том, что мы её слишком уж быстро рубим?
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2010-07-02 06:46 am (UTC)Как раз выращивать растения, а потом их вырубать, это - способ понизить концентрацию CO2. Надо только правильно складировать вырубленное, чтобы не окислилилось.
no subject
Date: 2010-07-02 06:52 am (UTC)Впрочем, если следовать этой идее, то, наверное, имеет всё же смысл высаживать секвойи? Они-то обеспечат связывание углерода не на одну тысячу лет.
no subject
Date: 2010-07-02 07:24 am (UTC)Хранить углерод в связанном виде в живых растениях вполне можно, но критерием будет биомасса на м^2 земной поверхности.
То есть, можно вырастить на м^2 газонную травку, а можно - заросли бамбука. Во втором случае масса растительности будет много выше. Даже если жизненный цикл бамбука будет 1 сутки (за день вырастает до 6-метровой высоты, а за ночь сгнивает), это не повлияет на результат.
no subject
Date: 2010-07-02 09:42 am (UTC)И красивые :-)