Globaalse soojenemise ja kliimamuutustega võitlemise taga seisab kasvuhoonegaaside suurenemine meie atmosfääris. Kasvuhoonegaas on atmosfääris olev gaasiline ühend, mis on võimeline neelama infrapunakiirgust, hoides sellega atmosfääri soojust ja hoides seda soojust. Suurendades atmosfääris leiduvat soojust, vastutavad kasvuhoonegaasid kasvuhooneefekti eest, mis viib lõpuks globaalse soojenemiseni.
Päikesekiirgus ja "kasvuhooneefekt"
Globaalne soojenemine pole teaduses uus mõiste. Nähtuse põhialused töötas Svante Arrhenius välja 1896. aastal tublisti üle sajandi tagasi. Tema ajakirjas Philosophical Magazine ja Journal of Science avaldatud artikkel kvantifitseeris esimesena süsinikdioksiidi osa selles, mida teadlased nimetavad nüüd kasvuhooneks. efekt ".
Kasvuhooneefekt tekib seetõttu, et päike pommitab Maad tohutul hulgal kiirgust, mis lööb Maa atmosfääri nähtava valguse kujul, millele lisandub ultraviolett (UV), infrapuna (IR) ja muud inimsilmale nähtamatu kiirgus. Ligikaudu 30 protsenti Maad tabanud kiirgusest peegelduvad pilvede, jää ja muude peegeldavate pindade kaudu tagasi kosmosesse. NASA andmetel neelavad ülejäänud 70 protsenti ookeanid, maa ja atmosfäär.
Kiirgust neelates ja kuumenedes eraldavad ookeanid, maismaad ja atmosfäär soojust IR-soojuskiirguse kujul, mis suundub atmosfäärist kosmosesse. Sissetuleva ja väljuva kiirguse tasakaal hoiab Maa üldist keskmist temperatuuri umbes 59 kraadi Fahrenheiti (15 kraadi Celsiuse järgi) järgi, teatas NASA.
Seda sissetulevat ja väljuvat kiirgust, mis soojendab Maad, nimetatakse kasvuhooneefektiks, kuna kasvuhoone töötab enam-vähem samal viisil. Saabuv ultraviolettkiirgus läbib kergesti kasvuhoone klaasseinu ning neelab taimed ja sees olevad kõvad pinnad. Nõrgemal IR-kiirgusel on aga raske klaasseinte kaudu läbi pääseda ja see jääb sellesse kinni, soojendades kasvuhoonet.
Kuidas kasvuhoonegaasid mõjutavad globaalset soojenemist?
Atmosfääri kiirgust neelavaid gaase nimetatakse "kasvuhoonegaasideks" (mõnikord lühendatud kui kasvuhoonegaasid), kuna need põhjustavad suuresti kasvuhooneefekti. Kasvuhooneefekt on omakorda globaalse soojenemise üks peamisi põhjuseid. Keskkonnakaitseagentuuri (EPA) andmetel on kõige olulisemad kasvuhoonegaasid veeaur (H2O), süsinikdioksiid (CO2), metaan (CH4) ja dilämmastikoksiid (N2O). "Kuigi hapnik (O2) on meie atmosfääri suuruselt teine gaas, ei absorbeeri O2 termilist infrapunakiirgust," ütles Massachusettsi Laselli kolledži keskkonnateaduse dotsent Michael Daley.
Ehkki mõned väidavad, et globaalne soojenemine on loomulik protsess ja kasvuhoonegaase on alati olnud, on gaaside hulk atmosfääris lähiajaloos kiiresti tõusnud. Enne tööstusrevolutsiooni kõikus atmosfääri süsinikdioksiidi jääaegade vahemikus umbes 180 miljondikosa (ppm) ja jäädevahelistel soojadel perioodidel 280 ppm. Riikliku ookeani- ja atmosfääriadministratsiooni (NOAA) andmetel on süsinikdioksiidi kogus pärast tööstusrevolutsiooni kasvanud aga 100 korda kiiremini kui viimane jääaeg lõppes.
Fluoritud gaasid - see tähendab gaasid, millele lisati elementi fluori - sealhulgas fluorosüsivesinikud, perfluorosüsinikud ja väävelheksafluoriid, tekivad tööstusprotsesside käigus ja neid loetakse ka kasvuhoonegaasideks. Ehkki neid on väga väikestes kontsentratsioonides, püüavad nad soojust väga tõhusalt, muutes need kõrgeks globaalse soojenemise potentsiaaliga (GWP) gaasideks.
Klorofluorosüsinikud (CFC), mida on kunagi kasutatud jahutusainetena ja aerosoolide raketikütustena, kuni need lõpetati järk-järgult rahvusvahelise kokkuleppega, on samuti kasvuhoonegaasid.
Mis tahes kasvuhoonegaaside mõju globaalsele soojenemisele mõjutab kolm tegurit:
- Selle arvukus atmosfääris.
- Kaua see atmosfääris püsib.
- Selle globaalse soojenemise potentsiaal.
Süsinikdioksiid mõjutab globaalset soojenemist märkimisväärselt osaliselt selle rohkuse tõttu atmosfääris. EPA andmetel ulatusid USA kasvuhoonegaaside heitkogused 2016. aastal 6511 miljoni tonni (7,177 miljoni tonni) süsinikdioksiidi ekvivalendini, mis moodustas 81 protsenti kõigist inimese põhjustatud kasvuhoonegaasidest - see on 2,5 protsenti vähem kui aasta varem. Lisaks püsib CO2 atmosfääris tuhandeid aastaid.
Metaan on kiirguse neelamisel umbes 21 korda tõhusam kui CO2, andes sellele kõrgema GWP-reitingu, ehkki EPA andmetel püsib see atmosfääris vaid umbes 10 aastat.
Kasvuhoonegaaside allikad
Mõned kasvuhoonegaasid, nagu metaan, toodetakse põllumajandustavade, sealhulgas loomasõnniku abil. Teised, näiteks CO2, tulenevad suures osas looduslikest protsessidest nagu hingamine ja fossiilsete kütuste, näiteks kivisöe, nafta ja gaasi põlemisest.
Duke'i ülikooli avaldatud uuringute kohaselt on CO2 eraldumise teine põhjus raadamine. Kui puud tapetakse kauba või soojuse tootmiseks, vabastavad nad süsiniku, mida tavaliselt hoitakse fotosünteesi jaoks. 2010. aasta ülemaailmse metsaressursside hinnangu kohaselt eraldab see protsess atmosfääri aastas umbes miljard tonni süsinikku.
Metsamajandus ja muud maakasutusviisid võivad majanduskasvulepingu kohaselt mõne sellise kasvuhoonegaaside heitkoguse tasakaalustada.
"Taasistutamine aitab vähendada atmosfääri süsinikdioksiidi kogunemist, kuna kasvavad puud eraldavad fotosünteesi teel süsinikdioksiidi," rääkis Daley Live Science'ile. "Kuid metsad ei saa eraldada kogu süsihappegaasi, mille me fossiilkütuste põletamise kaudu atmosfääri eraldame, ja atmosfääri kogunemise vältimiseks on fossiilkütuste heitkoguste vähendamine endiselt vajalik."
Kogu maailmas tekitab kasvuhoonegaaside heitkogus tõsist muret. Alates tööstusrevolutsiooni algusest kuni aastani 2009 on atmosfääri süsinikdioksiidi tase tõusnud peaaegu 38 protsenti ja metaanitase on NASA andmetel kasvanud ilmatu 148 protsenti ning suurem osa sellest tõusust on toimunud viimase 50 aasta jooksul. Globaalse soojenemise tõttu oli 2016. aasta rekordiliselt kõige soojem aasta ning kuna 2018. aasta on teiseks neljandaks soojemaks, on Maailma meteoroloogiaorganisatsiooni andmetel 20 rekordiliselt kuumimat aastat saabunud pärast 1998. aastat.
"Meie täheldatud soojenemine mõjutab atmosfääri ringlust, mis mõjutab sademete mudeleid kogu maailmas," ütles Pittsburghi ülikooli geoloogia ja planeediteaduse osakonna dotsent Josef Werne. "See toob kaasa suuri keskkonnamuutusi ja väljakutseid inimestele kogu maailmas."
Meie planeedi tulevik
Kui praegused suundumused jätkuvad, kardavad teadlased, riigiametnikud ja üha suurem arv kodanikke, et globaalse soojenemise halvimad tagajärjed - ekstreemsed ilmad, merepinna tõus, taimede ja loomade väljasuremine, ookeani hapestumine, suured kliimamuutused ja enneolematu sotsiaalne murrang - on vältimatu.
Kasvuhoonegaaside globaalsest soojenemisest põhjustatud probleemide lahendamiseks koostas USA valitsus 2013. aastal kliimameetmete kava. 2016. aasta aprillis allkirjastasid 73 riigi esindajad Pariisi kokkuleppe - rahvusvahelise pakti kliimamuutuste vastu võitlemiseks, investeerides säästvasse keskkonda. , vastavalt ÜRO kliimamuutuste raamkonventsioonile (UNFCCC). USA kuulus riikide hulka, kes nõustusid kokkuleppega 2016. aastal, kuid alustasid 2017. aasta juunis Pariisi kokkuleppest taganemise menetlust.
EPA andmetel olid kasvuhoonegaaside heitkogused 2016. aastal 12 protsenti madalamad kui 2005. aastal, osaliselt fossiilkütuste põletamise vähenemise tõttu, mis tulenes kivisöest maagaasile üleminekul. Nende aastate soojemad talveolud vähendasid ka paljude kodude ja ettevõtete vajadust kütta.
Teadlased kogu maailmas jätkavad kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamise ja nende mõju leevendamise võimaluste otsimist. Üks võimalik lahendus, mida teadlased uurivad, on süsihappegaasi atmosfäärist välja imemine ja selle lõpmatuks ajaks maa alla matmine, ütles Virginia Longwoodi ülikooli bioloogia- ja keskkonnateaduste dotsent Dina Leech.
"Mida me teha saame, on minimeerida, kui palju süsinikku me sinna pakume, ja selle tulemusel minimeerida temperatuurimuutust," ütles Leech. "Kuid tegevusaken sulgub kiiresti."
Lisaressursid:
- EPA - kliimamuutused: põhiteave
- NASA: globaalsed kliimamuutused
- National Geographic - kliima verstapost: Maa CO2 tase ületab 400 ppm
Seda artiklit värskendas 3. jaanuaril 2019 Live Science'i kaastöötaja Rachel Ross.
