The influence of natural and anthropogenic processes on Earth’s climate from the perspective of nonequilibrium thermodynamics

Tsegelskiy V.G.

Keywords: processes far from equilibrium, Earth evolution, entropy production, hysteresis, climate, non-equilibrium thermodynamics.

Abstract. The nature of glacial and interglacial periods interchanges is explained based on general laws of evolution of thermodynamic systems that are far from equilibrium. The duration of these periods depends on quantity of atmosphere entropy production. It is noticed that transitions between periods are realized through hysteresis while atmosphere structure and climate rapidly change. The influence of humanity consumption fossil energy resources, nuclear explosions and powerful volcanic eruption on entropy production in atmosphere is shown. Impacts of carbon, hydrogen, solar and wind power on the Earth’s climate are compared. It is noticed that if it was properly organized carbon power sector provide less of an increase entropy generation in atmosphere and its temperature than other types of energy production.

Влияние природных и антропогенных процессов на климат Земли с позиций неравновесной термодинамики

Цегельский В.Г.

Ключевые слова: процессы далекие от равновесия, эволюция Земли, производство энтропии, гистерезис, климат, неравновесная термодинамика.

Аннотация. На основании общих закономерностей эволюции далеких от равновесия термодинамических систем объясняется природа чередования ледниковых и межледниковых периодов на Земле, длительность которых зависит от количества производства энтропии в атмосфере. Отмечается, что переходы между периодами реализуются через гистерезис и при этом резко изменяются как структура атмосферы, так и климат. Рассмотрен характер зависимости производства энтропии от изменения температуры для циклов потепления и похолодания атмосферы. Показано влияние на производство энтропии в атмосфере потребления человечеством ископаемых энергоресурсов, взрыва ядерных зарядов и извержения мощных вулканов. Сопоставлены воздействия на климат Земли углеродной, водородной, солнечной и ветряной энергетики. Отмечается, что углеродная энергетика при правильной ее организации обеспечивает меньший прирост производства энтропии в атмосфере и ее температуры по сравнению с остальными рассмотренными видами энергетики.