Za boj proti globalnemu segrevanju in podnebnim spremembam se skriva povečanje toplogrednih plinov v našem ozračju. Toplogredni plin je vsaka plinasta spojina v atmosferi, ki lahko absorbira infrardeče sevanje, s čimer ujame in zadrži toploto v atmosferi. S povečanjem toplote v atmosferi so toplogredni plini odgovorni za učinek tople grede, kar na koncu privede do globalnega segrevanja.
Sončno sevanje in "toplogredni učinek"
Globalno segrevanje ni nov koncept v znanosti. Osnove pojava je pred dobrim stoletjem obdelal Svante Arrhenius leta 1896. Njegov prispevek, objavljen v reviji Philosophical Magazine in Journal of Science, je prvi količinsko določil prispevek ogljikovega dioksida k temu, kar znanstveniki zdaj imenujejo "rastlinjak učinek. "
Učinek tople grede nastane, ker sonce bombardira Zemljo z ogromnimi količinami sevanja, ki udarijo v Zemljino atmosfero v obliki vidne svetlobe, plus ultravijoličnega (UV), infrardečega (IR) in drugih vrst sevanja, ki so človeškemu očesu nevidne. Približno 30 odstotkov sevanja, ki udari na Zemljo, se odbije nazaj v vesolje z oblaki, ledom in drugimi odsevnimi površinami. Preostalih 70 odstotkov absorbirajo oceani, kopna in ozračje, poroča NASA.
Ko absorbirajo sevanje in segrevajo, oceani, kopno in atmosfera sproščajo toploto v obliki IR-sevanja, ki iz ozračja prehaja v vesolje. Ravnotežje med dohodnim in odhajajočim sevanjem ohranja skupno povprečno temperaturo Zemlje na približno 59 stopinj Fahrenheita (15 stopinj Celzija), poroča NASA.
Ta izmenjava dohodnega in odhajajočega sevanja, ki ogreva Zemljo, se imenuje učinek tople grede, ker rastlinjak deluje na skoraj enak način. Dohodno UV sevanje zlahka prehaja skozi steklene stene rastlinjaka in ga absorbirajo rastline in trde površine v notranjosti. Šibkejše IR žarčenje pa ima težave s prehodom skozi steklene stene in je ujeto v notranjost, kar ogreva rastlinjak.
Kako toplogredni plini vplivajo na globalno segrevanje
Plini v atmosferi, ki absorbirajo sevanje, so znani kot "toplogredni plini" (včasih skrajšano kot TGP), ker so v veliki meri odgovorni za učinek toplogrednih plinov. Toplotni učinek je eden izmed glavnih vzrokov globalnega segrevanja. Najpomembnejši toplogredni plini so vodna para (H2O), ogljikov dioksid (CO2), metan (CH4) in dušikov oksid (N2O), poroča Agencija za varstvo okolja (EPA). "Medtem ko je kisik (O2) drugi najpogostejši plin v našem ozračju, O2 ne absorbira toplotnega infrardečega sevanja," je dejal Michael Daley, izredni profesor znanosti o okolju na fakulteti Lasell v Massachusettsu.
Medtem ko nekateri trdijo, da je globalno segrevanje naravni proces in da so vedno obstajali toplogredni plini, je količina plinov v ozračju v novi zgodovini narasla. Pred industrijsko revolucijo je atmosferski CO2 nihal med okoli 180 delimi na milijon (ppm) v ledenih obdobjih in 280 ppm v meddrzdnih toplih obdobjih. Od industrijske revolucije pa se je količina CO2 povečala za 100-krat hitreje kot porast, ko se je končala zadnja ledena doba, poroča Nacionalna uprava za oceano in ozračje (NOAA).
Fluorirani plini - to so plini, ki jim je bil dodan element fluor - vključno s fluoroogljikovodiki, perfluoroogljikovodiki in žveplovim heksafluoridom, nastajajo med industrijskimi postopki in se štejejo tudi za toplogredne pline. Čeprav so prisotni v zelo majhnih koncentracijah, toploto lovijo zelo učinkovito, zaradi česar imajo velike pline "potencial globalnega segrevanja" (GWP).
Klorofluoroogljikovodiki (CFC), ki so jih nekoč uporabljali kot hladilna sredstva in aerosolna pogonska goriva, dokler jih mednarodna pogodba ne ukine, so tudi toplogredni plini.
Na stopnjo vplivanja katerega koli toplogrednega plina na globalno segrevanje vplivajo trije dejavniki:
- Njegova številčnost v ozračju.
- Kako dolgo ostane v ozračju.
- Njegov potencial za globalno segrevanje.
Ogljikov dioksid ima pomemben vpliv na globalno segrevanje, deloma tudi zaradi obilnosti v ozračju. Po podatkih EPA je leta 2016 ameriška emisija toplogrednih plinov znašala 6.511 milijonov metričnih ton (7.177 milijonov ton) ekvivalentov ogljikovega dioksida, kar je 81 odstotkov vseh toplogrednih plinov, ki jih povzroči človek - manj kot 2,5 odstotka kot leto prej. Poleg tega CO2 v ozračju ostane tisoče let.
Vendar je metan približno 21-krat bolj učinkovit pri absorpciji sevanja kot CO2, kar mu daje višjo stopnjo GWP, čeprav v ozračju ostane le približno 10 let, poroča EPA.
Viri toplogrednih plinov
Nekateri toplogredni plini, kot je metan, se pridobivajo s kmetijskimi praksami, vključno z gnojem živine. Drugi, kot CO2, so v veliki meri posledica naravnih procesov, kot so dihanje in izgorevanje fosilnih goriv, kot so premog, nafta in plin.
Raziskava, ki jo je objavila univerza Duke, je drugi vzrok za sproščanje CO2. Ko drevesa ubijejo, da proizvajajo blago ali toploto, sproščajo ogljik, ki se običajno skladišči za fotosintezo. Ta postopek v letu 2010 v ozračje izpusti skoraj milijardo ton ogljika v atmosfero, navaja Globalna ocena gozdnih virov leta 2010.
Gozdarstvo in druge prakse rabe zemljišč lahko nadomestijo nekatere od teh emisij toplogrednih plinov, poroča EPA.
"Z ponovno zasaditvijo pomaga zmanjšati kopičenje ogljikovega dioksida v ozračju, saj drevesa rastejo z ogljikovim dioksidom s pomočjo fotosinteze," je Daley povedal Live Science. "Vendar pa gozdovi ne morejo vsebovati vsega ogljikovega dioksida, ki ga oddajamo v ozračje z izgorevanjem fosilnih goriv, zato je še vedno potrebno zmanjšanje emisij fosilnih goriv, da se prepreči kopičenje v atmosferi."
Po vsem svetu je proizvodnja toplogrednih plinov resna skrb. Od trenutka, ko se je industrijska revolucija začela leta 2009, so se atmosferske ravni CO2 povečale za skoraj 38 odstotkov, ravni metana pa po podatkih Nase, ki so se povečale za 148 odstotkov, večina tega pa se je povečala v zadnjih 50 letih. Leto 2016 je bilo zaradi globalnega segrevanja najtoplejše leto, leta 2018 pa je bilo četrto najtoplejše leto, po podatkih Svetovne meteorološke organizacije pa je bilo leta 20 najbolj vročih let.
"Ogrevanje, ki ga opazimo, vpliva na atmosfersko kroženje, kar vpliva na vzorce padavin po vsem svetu," je dejal Josef Werne, izredni profesor na oddelku za geologijo in planetarne znanosti na Univerzi v Pittsburghu. "To bo povzročilo velike okoljske spremembe in izzive za ljudi po vsem svetu."
Prihodnost našega planeta
Če se bodo sedanji trendi nadaljevali, se znanstveniki, vladni uradniki in vse večje število državljanov bojijo, da bodo najslabši učinki globalnega segrevanja - ekstremno vreme, naraščajoča gladina morja, izumiranje rastlin in živali, zakisanje oceanov, veliki premiki podnebja in neprimerljivi družbeni preobrati. neizogibno.
Kot odgovor na težave, ki jih povzroča globalno segrevanje toplogrednih plinov, je vlada ZDA oblikovala podnebni akcijski načrt leta 2013. In aprila 2016 so predstavniki 73 držav podpisali Pariški sporazum, mednarodni pakt za boj proti podnebnim spremembam z vlaganjem v trajnostno , nizkoogljična prihodnost, v skladu z Okvirno konvencijo Združenih narodov o podnebnih spremembah (UNFCCC). Združene države so bile vključene med države, ki so se leta 2016 strinjale s sporazumom, a so začele postopke za umik iz Pariškega sporazuma junija 2017.
V skladu z EPA so bile emisije toplogrednih plinov v letu 2016 za 12 odstotkov nižje kot leta 2005, deloma tudi zaradi velikega zmanjšanja izgorevanja fosilnih goriv, ki je posledica prehoda na zemeljski plin iz premoga. Toplejše zimske razmere v teh letih so tudi zmanjšale potrebo po številnih domovih in podjetjih, da bi se ogrevale.
Raziskovalci po vsem svetu si še naprej prizadevajo za iskanje načinov za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov in zmanjšanje njihovih učinkov. Ena od možnih rešitev, ki jo proučujejo znanstveniki, je sesanje ogljikovega dioksida iz ozračja in ga za nedoločen čas zakopati pod zemljo, je povedala Dina Leech, izredna profesorica bioloških in okoljskih znanosti na univerzi Longwood v Virginiji.
"Kar lahko storimo, je minimizirati količino ogljika, ki ga vložimo tam, in posledično minimizirati temperaturno spremembo," je dejal Leech. "Vendar se okno delovanja hitro zapira."
Dodatna sredstva:
- EPA - Podnebne spremembe: Osnovne informacije
- NASA: Globalne podnebne spremembe
- National Geographic - Podnebni mejnik: Raven CO2 na Zemlji presega 400 ppm
Ta članek je posodobila sodelavka Science Science v živo 3. januarja 2019, Rachel Ross.
