Za walką z globalnym ociepleniem i zmianami klimatu stoi wzrost emisji gazów cieplarnianych w naszej atmosferze. Gaz cieplarniany to każdy związek gazowy w atmosferze, który jest w stanie pochłonąć promieniowanie podczerwone, zatrzymując i zatrzymując ciepło w atmosferze. Zwiększając ciepło 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 praca, opublikowana w czasopiśmie Philosophical Magazine i Journal of Science, była pierwszą, która ilościowo określiła wkład dwutlenku węgla w to, co naukowcy nazywają obecnie „szklarnią” efekt."
Efekt cieplarniany występuje, ponieważ słońce bombarduje Ziemię ogromnymi ilościami promieniowania, które uderzają w atmosferę Ziemi w postaci światła widzialnego oraz promieniowania ultrafioletowego (UV), podczerwieni (IR) i innych rodzajów promieniowania niewidocznych dla ludzkiego oka. Około 30 procent promieniowania uderzającego w Ziemię odbija się z powrotem w kosmos przez chmury, lód i inne powierzchnie odbijające. Według NASA pozostałe 70 procent jest pochłaniane przez oceany, ziemię i atmosferę.
Pochłaniając promieniowanie i ogrzewając, oceany, ziemia i atmosfera uwalniają ciepło w postaci promieniowania termicznego IR, które wydostaje się z atmosfery w przestrzeń kosmiczną. Według NASA równowaga między promieniowaniem przychodzącym i wychodzącym utrzymuje ogólną średnią temperaturę Ziemi na poziomie około 59 stopni Fahrenheita (15 stopni Celsjusza).
Ta wymiana przychodzącego i wychodzącego promieniowania, które ogrzewa Ziemię, nazywa się efektem cieplarnianym, ponieważ szklarnia działa w podobny sposób. Przychodzące promieniowanie UV z łatwością przenika przez szklane ściany szklarni i jest absorbowane przez rośliny i twarde powierzchnie w środku. Słabsze promieniowanie IR ma jednak trudności z wydostaniem się przez szklane ściany i jest uwięzione w środku, ogrzewając szklarnię.
Jak gazy cieplarniane wpływają na globalne ocieplenie
Gazy w atmosferze, które pochłaniają promieniowanie, są znane jako „gazy cieplarniane” (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 promieniowania termicznego w podczerwieni”, powiedział Michael Daley, profesor nadzwyczajny nauk o środowisku w Lasell College w Massachusetts.
Podczas gdy niektórzy twierdzą, że globalne ocieplenie jest procesem naturalnym i że zawsze istniały gazy cieplarniane, ilość gazów w atmosferze gwałtownie wzrosła w najnowszej historii. Przed rewolucją przemysłową CO2 w atmosferze wahał się między około 180 częściami na milion (ppm) podczas epok lodowcowych i 280 ppm podczas okresów międzyglodowawczych. Jednak od czasu rewolucji przemysłowej ilość CO2 wzrosła 100 razy szybciej niż wzrost po zakończeniu ostatniej epoki lodowcowej, według National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
Gazy fluorowe - to znaczy gazy, do których dodano fluor - pierwiastek fluorowy, perfluorowęglowodory i heksafluorek siarki, powstają podczas procesów przemysłowych i są również uważane za gazy cieplarniane. Chociaż są obecne w bardzo małych stężeniach, bardzo skutecznie wychwytują ciepło, czyniąc je gazami o wysokim potencjale globalnego ocieplenia (GWP).
Chlorofluorowęglowodory (CFC), kiedyś stosowane jako czynniki chłodnicze i pędniki aerozolowe, dopóki nie zostaną wycofane na mocy umowy międzynarodowej, są również gazami cieplarnianymi.
Istnieją trzy czynniki wpływające na stopień, w jakim każdy gaz cieplarniany wpłynie na globalne ocieplenie:
- Jego obfitość w atmosferze.
- Jak długo pozostaje w atmosferze.
- Jego potencjał w zakresie globalnego ocieplenia.
Dwutlenek węgla ma znaczący wpływ na globalne ocieplenie, częściowo ze względu na jego obfitość w atmosferze. Według EPA w 2016 r. Emisje gazów cieplarnianych w USA wyniosły 6 511 milionów ton metrycznych (7177 milionów ton) ekwiwalentów dwutlenku węgla, co stanowi 81 procent wszystkich gazów cieplarnianych spowodowanych przez człowieka - o 2,5 procent mniej niż rok wcześniej. Ponadto CO2 pozostaje w atmosferze przez tysiące lat.
Jednak metan jest około 21 razy bardziej skuteczny w absorpcji promieniowania niż CO2, co daje mu wyższy wskaźnik GWP, mimo że pozostaje w atmosferze tylko około 10 lat, zgodnie z EPA.
Źródła gazów cieplarnianych
Niektóre gazy cieplarniane, takie jak metan, powstają w wyniku praktyk rolniczych, w tym obornika. Inne, takie jak CO2, w dużej mierze wynikają z naturalnych procesów, takich jak oddychanie i ze spalania paliw kopalnych, takich jak węgiel, ropa i gaz.
Drugą przyczyną uwalniania CO2 jest wylesianie, według badań opublikowanych przez Duke University. Kiedy drzewa są zabijane w celu wytworzenia towarów lub ciepła, uwalniają węgiel, który jest zwykle magazynowany do fotosyntezy. Według globalnej oceny 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 niektóre z tych emisji gazów cieplarnianych.
„Ponowne sadzenie pomaga ograniczyć gromadzenie się dwutlenku węgla w atmosferze, ponieważ rosnące drzewa sekwestrują dwutlenek węgla poprzez fotosyntezę”, powiedział Daley Live Science. „Jednak lasy nie mogą sekwestrować całego dwutlenku węgla, który emitujemy do atmosfery poprzez spalanie paliw kopalnych, a redukcja emisji paliw kopalnych jest nadal konieczna, aby uniknąć gromadzenia się w atmosferze”.
Na całym świecie produkcja gazów cieplarnianych jest źródłem poważnych obaw. Od czasu rewolucji przemysłowej do 2009 roku poziomy CO2 w atmosferze wzrosły o prawie 38 procent, a poziomy metanu wzrosły aż o 148 procent, według NASA, i większość tego wzrostu nastąpiła w ciągu ostatnich 50 lat. Ze względu na globalne ocieplenie rok 2016 był najcieplejszym rokiem w historii, a rok 2018 był czwartym najcieplejszym, a 20 najgorętszych odnotowanych lat miało miejsce po 1998 r., Zgodnie z danymi Światowej Organizacji Meteorologicznej.
„Obserwowane przez nas ocieplenie wpływa na cyrkulację atmosferyczną, która wpływa na globalne wzorce opadów” - powiedział Josef Werne, profesor nadzwyczajny na Wydziale Geologii i Nauk Planetarnych na Uniwersytecie w Pittsburghu. „Doprowadzi to do wielkich zmian środowiskowych i wyzwań dla ludzi na całym świecie”.
Przyszłość naszej planety
Jeśli utrzymają się obecne trendy, naukowcy, urzędnicy państwowi i rosnąca liczba obywateli obawiają się, że najgorsze skutki globalnego ocieplenia - ekstremalne warunki pogodowe, podnoszący się poziom mórz, wyginięcie roślin i zwierząt, zakwaszenie oceanów, poważne zmiany klimatu i niespotykane wstrząsy społeczne - będą nieunikniony.
W odpowiedzi na problemy spowodowane globalnym ociepleniem przez gazy cieplarniane rząd Stanów Zjednoczonych opracował plan działania na rzecz klimatu w 2013 r. W kwietniu 2016 r. Przedstawiciele 73 krajów podpisali porozumienie paryskie, międzynarodowy pakt na rzecz przeciwdziałania zmianom klimatu poprzez inwestycje w zrównoważony rozwój , niskoemisyjna przyszłość, zgodnie z Ramową konwencją Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu (UNFCCC). Stany Zjednoczone znalazły się w gronie krajów, które zgodziły się na porozumienie w 2016 r., Ale rozpoczęły postępowanie o wycofanie się z porozumienia paryskiego w czerwcu 2017 r.
Według EPA emisje gazów cieplarnianych były o 12% niższe w 2016 r. Niż w 2005 r., Częściowo ze względu na duży spadek spalania paliw kopalnych wynikający z przejścia na gaz ziemny z węgla. Cieplejsze zimowe warunki w tych latach zmniejszyły również potrzebę ogrzewania domów przez wiele domów i firm.
Naukowcy z całego świata nadal pracują nad znalezieniem sposobów na obniżenie emisji gazów cieplarnianych i złagodzenie ich skutków. Dina Leech, profesor nauk biologicznych i środowiskowych na Uniwersytecie Longwood w Wirginii, twierdzi, że jednym z potencjalnych rozwiązań badanych przez naukowców jest zassanie dwutlenku węgla z atmosfery i zakopanie go w nieskończoność.
„To, co możemy zrobić, to zminimalizować ilość węgla, którą tam umieszczamy, aw rezultacie zminimalizować zmianę temperatury”, powiedział Leech. „Jednak okno działania szybko się zamyka”.
Dodatkowe zasoby:
- EPA - Zmiany klimatu: podstawowe informacje
- NASA: Globalne zmiany klimatu
- National Geographic - kamień milowy klimatu: poziom CO2 na Ziemi przechodzi 400 ppm
Ten artykuł został zaktualizowany 3 stycznia 2019 r. Przez autorkę Live Science, Rachel Ross.
