Przyczyny, źródła i wpływ gazów cieplarnianych na środowisko

  • Vlad Krasen
  • 0
  • 2144
  • 18

Za walką o globalne ocieplenie i zmianę klimatu stoi wzrost emisji gazów cieplarnianych w naszej atmosferze. Gaz cieplarniany to dowolny związek gazowy w atmosferze, który jest zdolny do pochłaniania promieniowania podczerwonego, zatrzymując w ten sposób i zatrzymując ciepło w atmosferze. Zwiększając temperaturę w atmosferze, gazy cieplarniane są odpowiedzialne za efekt cieplarniany, który ostatecznie prowadzi do globalnego ocieplenia.

Promieniowanie słoneczne i „efekt cieplarniany”

Globalne ocieplenie nie jest nową koncepcją w nauce. Podstawy tego zjawiska zostały opracowane ponad sto lat temu przez Svante Arrheniusa w 1896 roku. Jego artykuł, opublikowany w Philosophical Magazine and Journal of Science, był pierwszym, w którym określono ilościowo udział dwutlenku węgla w tym, co naukowcy nazywają obecnie „szklarnią efekt."

Efekt cieplarniany występuje, ponieważ słońce bombarduje Ziemię ogromnymi ilościami promieniowania, które dociera do atmosfery ziemskiej w postaci światła widzialnego, a także promieniowania ultrafioletowego (UV), podczerwonego (IR) i innych niewidzialnych dla ludzkiego oka. Około 30 procent promieniowania docierającego do Ziemi odbija się z powrotem w kosmos przez chmury, lód i inne odbijające powierzchnie. Pozostałe 70 procent jest pochłaniane przez oceany, ląd i atmosferę, według NASA.

W miarę pochłaniania promieniowania i nagrzewania się oceany, ląd i atmosfera uwalniają ciepło w postaci promieniowania podczerwonego, które wydostaje się z atmosfery w przestrzeń kosmiczną. Według NASA równowaga między napływającym i wychodzącym promieniowaniem utrzymuje ogólną średnią temperaturę Ziemi na poziomie około 59 stopni Fahrenheita (15 stopni Celsjusza).

Ta wymiana przychodzącego i wychodzącego promieniowania, które ogrzewa Ziemię, nazywana jest efektem cieplarnianym, ponieważ szklarnia działa w bardzo podobny sposób. Przychodzące promieniowanie UV łatwo przechodzi przez szklane ściany szklarni i jest absorbowane przez rośliny i twarde powierzchnie znajdujące się wewnątrz. Jednak słabsze promieniowanie podczerwone ma trudności z przedostaniem się przez szklane ściany i jest uwięzione w środku, ogrzewając szklarnię.

Jak gazy cieplarniane wpływają na globalne ocieplenie

Gazy w atmosferze, które pochłaniają promieniowanie, nazywane są „gazami cieplarnianymi” (czasami w skrócie GHG), ponieważ są w dużej mierze odpowiedzialne za efekt cieplarniany. Z kolei efekt cieplarniany jest jedną z głównych przyczyn globalnego ocieplenia. Według Agencji Ochrony Środowiska (EPA) najważniejszymi gazami cieplarnianymi są para wodna (H2O), dwutlenek węgla (CO2), metan (CH4) i podtlenek azotu (N2O). „Podczas gdy tlen (O2) jest drugim najbardziej rozpowszechnionym gazem w naszej atmosferze, O2 nie pochłania termicznego promieniowania podczerwonego” - powiedział Michael Daley, profesor nadzwyczajny nauk o środowisku w Lasell College w Massachusetts.

Chociaż niektórzy twierdzą, że globalne ocieplenie jest procesem naturalnym i że zawsze występowały gazy cieplarniane, ilość gazów w atmosferze gwałtownie wzrosła w najnowszej historii. Przed rewolucją przemysłową atmosferyczny poziom CO2 wahał się od około 180 części na milion (ppm) podczas epok lodowcowych do 280 ppm podczas międzylodowcowych okresów ciepłych. Jednak od rewolucji przemysłowej ilość CO2 wzrosła 100 razy szybciej niż wzrost po zakończeniu ostatniej epoki lodowcowej, według National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Gazy fluorowane - czyli gazy, do których został dodany pierwiastek fluoru - w tym wodorofluorowęglowodory, perfluorowęglowodory i sześciofluorek siarki, powstają podczas procesów przemysłowych i są również uznawane za gazy cieplarniane. Chociaż występują w bardzo małych stężeniach, bardzo skutecznie zatrzymują ciepło, co czyni je gazami o wysokim „potencjale ocieplenia globalnego” (GWP).

Chlorofluorowęglowodory (CFC), niegdyś stosowane jako czynniki chłodnicze i propelenty aerozolowe, aż do wycofania ich na mocy międzynarodowego porozumienia, są również gazami cieplarnianymi.

Istnieją trzy czynniki wpływające na stopień, w jakim jakikolwiek gaz cieplarniany wpłynie na globalne ocieplenie:

  • Jego obfitość w atmosferze.
  • Jak długo pozostaje w atmosferze.
  • Potencjał tworzenia efektu cieplarnianego.

Dwutlenek węgla ma znaczący wpływ na globalne ocieplenie, częściowo z powodu jego dużej ilości w atmosferze. Według EPA w 2016 r. Emisje gazów cieplarnianych w USA wyniosły 6511 milionów ton (7177 milionów ton) ekwiwalentów dwutlenku węgla, co stanowi 81 procent wszystkich gazów cieplarnianych powodowanych przez człowieka - o 2,5 procent mniej niż rok wcześniej. Dodatkowo CO2 pozostaje w atmosferze przez tysiące lat.

Jednak metan jest około 21 razy bardziej wydajny w pochłanianiu promieniowania niż CO2, co daje mu wyższy wskaźnik GWP, mimo że pozostaje w atmosferze tylko przez około 10 lat, zgodnie z EPA.

Źródła gazów cieplarnianych

Niektóre gazy cieplarniane, takie jak metan, są wytwarzane w wyniku praktyk rolniczych, w tym odchodów zwierzęcych. Inne, takie jak CO2, w dużej mierze wynikają z naturalnych procesów, takich jak oddychanie i spalania paliw kopalnych, takich jak węgiel, ropa i gaz.

Według badań opublikowanych przez Duke University, drugą przyczyną uwalniania CO2 jest wylesianie. Kiedy drzewa są zabijane w celu wyprodukowania towarów lub ciepła, uwalniają węgiel, który jest normalnie magazynowany do fotosyntezy. Zgodnie z Globalną Oceną Zasobów Leśnych z 2010 r. Proces ten uwalnia do atmosfery prawie miliard ton węgla rocznie.

Według EPA leśnictwo i inne praktyki użytkowania gruntów mogą zrównoważyć część tych emisji gazów cieplarnianych.

„Ponowne sadzenie pomaga zmniejszyć gromadzenie się dwutlenku węgla w atmosferze, ponieważ rosnące drzewa pochłaniają dwutlenek węgla w procesie fotosyntezy” - powiedział Daley. „Lasy nie mogą jednak sekwestrować całego dwutlenku węgla, który emitujemy do atmosfery poprzez spalanie paliw kopalnych, a ograniczenie emisji paliw kopalnych jest nadal konieczne, aby uniknąć jego nagromadzenia się w atmosferze”.

Na całym świecie emisja gazów cieplarnianych jest źródłem poważnych obaw. Według NASA od początku rewolucji przemysłowej do 2009 r. Poziomy CO2 w atmosferze wzrosły o prawie 38%, a metanu aż o 148%, a większość tego wzrostu miała miejsce w ciągu ostatnich 50 lat. Ze względu na globalne ocieplenie rok 2016 był najcieplejszym rokiem w historii, a rok 2018 jest na dobrej drodze do czwartego najcieplejszego, a 20 z najgorętszych lat w historii przypadło po 1998 roku, według Światowej Organizacji Meteorologicznej..

„Obserwowane przez nas ocieplenie wpływa na cyrkulację atmosferyczną, która wpływa na wzorce opadów na całym świecie” - powiedział Josef Werne, profesor nadzwyczajny na Wydziale Geologii i Planetologii na Uniwersytecie w Pittsburghu. „Doprowadzi to do wielkich zmian środowiskowych i wyzwań dla ludzi na całym świecie”.

Przyszłość naszej planety

Jeśli obecne trendy się utrzymają, naukowcy, urzędnicy rządowi i rosnąca liczba obywateli obawiają się, że najgorsze skutki globalnego ocieplenia - ekstremalne warunki pogodowe, podnoszący się poziom mórz, wymieranie roślin i zwierząt, zakwaszenie oceanów, poważne zmiany klimatyczne i bezprecedensowe wstrząsy społeczne - będą nieunikniony.

W odpowiedzi na problemy spowodowane globalnym ociepleniem przez gazy cieplarniane, rząd USA stworzył plan działań na rzecz klimatu w 2013 r. W kwietniu 2016 r. Przedstawiciele 73 krajów podpisali Porozumienie Paryskie, międzynarodowy pakt na rzecz przeciwdziałania zmianom klimatycznym poprzez inwestowanie w zrównoważony , niskoemisyjna przyszłość, zgodnie z Ramową konwencją Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu (UNFCCC). Stany Zjednoczone znalazły się wśród krajów, które zgodziły się na porozumienie w 2016 r., Ale rozpoczęły postępowanie o odstąpienie od porozumienia paryskiego w czerwcu 2017 r.

Według EPA emisje gazów cieplarnianych w 2016 r. Były o 12% niższe niż w 2005 r., Po części z powodu dużego spadku spalania paliw kopalnych, wynikającego z przejścia na gaz ziemny z węgla. Cieplejsze warunki zimowe w tamtych latach również zmniejszyły potrzebę podgrzania ciepła przez wiele domów i firm.

Naukowcy na całym świecie nadal pracują nad znalezieniem sposobów na obniżenie emisji gazów cieplarnianych i złagodzenie ich skutków. Jednym z potencjalnych rozwiązań, które badają naukowcy, jest wysysanie dwutlenku węgla z atmosfery i zakopywanie go pod ziemią na czas nieokreślony, powiedziała Dina Leech, profesor nadzwyczajny nauk biologicznych i środowiskowych na Longwood University w Wirginii..

„To, co możemy zrobić, to zminimalizować ilość nagromadzonego tam węgla, a co za tym idzie, zminimalizować zmiany temperatury” - powiedział Leech. „Jednak okno działania szybko się zamyka”.

Dodatkowe zasoby:

  • EPA - Zmiany klimatyczne: podstawowe informacje
  • NASA: Global Climate Change
  • National Geographic - Kamień milowy dla klimatu: poziom CO2 na Ziemi przekracza 400 ppm

Ten artykuł został zaktualizowany 3 stycznia 2019 r. Przez autorkę Rachel Ross.




Jeszcze bez komentarzy

Najciekawsze artykuły o tajemnicach i odkryciach. Wiele przydatnych informacji o wszystkim
Artykuły o nauce, kosmosie, technologii, zdrowiu, środowisku, kulturze i historii. Wyjaśniasz tysiące tematów, abyś wiedział, jak wszystko działa