Зад борбата за справяне с глобалното затопляне и изменението на климата се крие увеличаването на парниковите газове в нашата атмосфера. Парниковият газ е всяко газообразно съединение в атмосферата, което е способно да абсорбира инфрачервено лъчение, като по този начин улавя и задържа топлина в атмосферата. Увеличавайки топлината в атмосферата, парниковите газове са отговорни за парниковия ефект, което в крайна сметка води до глобално затопляне.
Слънчева радиация и "парниковият ефект"
Глобалното затопляне не е нова концепция в науката. Основите на явлението са разработени преди повече от век от Сванте Аррениус през 1896 г. Неговата статия, публикувана в списание „Философско списание“ и „Журнал на науката“, беше първата, която количествено определи приноса на въглеродния двуокис към онова, което учените сега наричат „оранжерия ефект. "
Парниковият ефект се получава, защото слънцето бомбардира Земята с огромни количества радиация, които удрят земната атмосфера под формата на видима светлина, плюс ултравиолетова (UV), инфрачервена (IR) и други видове радиация, които са невидими за човешкото око. Около 30 процента от радиацията, поразяваща Земята, се отразява обратно в космоса от облаци, лед и други отразяващи повърхности. Останалите 70 процента са погълнати от океаните, сушата и атмосферата, според НАСА.
Докато те абсорбират радиация и се нагряват, океаните, сушата и атмосферата отделят топлина под формата на ИЧ топлинно излъчване, което преминава извън атмосферата в космоса. Балансът между входящата и изходящата радиация поддържа общата средна температура на Земята около 59 градуса по Фаренхайт (15 градуса по Целзий), според НАСА.
Тази обмяна на входяща и изходяща радиация, която затопля Земята, се нарича парников ефект, тъй като оранжерията работи по почти същия начин. Постъпващото UV лъчение лесно преминава през стъклените стени на оранжерия и се абсорбира от растенията и твърдите повърхности вътре. По-слабата инфрачервена радиация обаче има затруднения да преминава през стъклените стени и се задържа вътре, затопляйки оранжерията.
Как парниковите газове влияят на глобалното затопляне
Газовете в атмосферата, които абсорбират радиация, са известни като "парникови газове" (понякога съкратено като ПГ), тъй като те до голяма степен са отговорни за парниковия ефект. Парниковият ефект от своя страна е една от водещите причини за глобалното затопляне. Най-значимите парникови газове са водна пара (H2O), въглероден диоксид (CO2), метан (CH4) и азотен оксид (N2O), според Агенцията за опазване на околната среда (EPA). „Докато кислородът (O2) е вторият най-обилен газ в нашата атмосфера, O2 не абсорбира топлинно инфрачервено лъчение“, казва Майкъл Дейли, доцент по наука за околната среда в колежа Lasell в Масачузетс.
Макар някои да твърдят, че глобалното затопляне е естествен процес и че винаги е имало парникови газове, количеството газове в атмосферата е скочило в най-новата история. Преди индустриалната революция атмосферният CO2 се колебаеше между около 180 части на милион (ppm) през ледникови периоди и 280 ppm през межледникови топли периоди. След индустриалната революция обаче количеството на CO2 се е увеличило 100 пъти по-бързо от увеличението, когато е приключила последната ледникова епоха, според Националната администрация за океана и атмосферата (NOAA).
Флуорираните газове - тоест газове, към които е добавен елементът флуор - включително хидрофлуоровъглеводороди, перфлуоровъглеводороди и серен хексафлуорид, се създават по време на промишлени процеси и се считат също за парникови газове. Въпреки че присъстват в много малки концентрации, те улавят топлината много ефективно, което ги прави високи газове „потенциал за глобално затопляне“ (GWP).
Хлорофлуоровъглеводороди (CFCs), използвани някога като хладилни агенти и аерозолни горива, докато не бъдат прекратени по международно споразумение, също са парникови газове.
Три степени влияят върху степента, в която всеки парников газ ще повлияе на глобалното затопляне, както следва:
- Неговото изобилие в атмосферата.
- Колко дълго остава в атмосферата.
- Нейният потенциал за глобално затопляне.
Въглеродният диоксид оказва значително влияние върху глобалното затопляне отчасти поради изобилието си в атмосферата. Според EPA през 2016 г. емисиите на парникови газове в САЩ възлизат на 6,511 милиона метрични тона (7 177 милиона тона) еквиваленти на въглероден диоксид, което се равнява на 81 процента от всички парникови газове, причинени от човека - с 2,5 процента спрямо предходната година. Освен това, CO2 остава в атмосферата хиляди години.
Метанът обаче е около 21 пъти по-ефективен при абсорбиране на радиация от CO2, което му дава по-висок рейтинг на GWP, въпреки че остава в атмосферата само около 10 години, според EPA.
Източници на парникови газове
Някои парникови газове, като метана, се произвеждат чрез селскостопански практики, включително животински тор. Други, като CO2, до голяма степен са резултат от естествени процеси като дишане и изгаряне на изкопаеми горива като въглища, нефт и газ.
Втората причина за отделяне на CO2 е обезлесяването, според проучвания, публикувани от университета Дюк. Когато дърветата се убиват, за да произвеждат стоки или топлина, те отделят въглерода, който обикновено се съхранява за фотосинтеза. Този процес отделя близо милиард тона въглерод в атмосферата годишно, според Глобалната оценка на горските ресурси за 2010 г.
Горското и други практики за използване на земята могат да компенсират някои от тези емисии на парникови газове, според EPA.
"Пресаждането помага да се намали натрупването на въглероден диоксид в атмосферата, тъй като растящите дървета секвестрират въглероден диоксид чрез фотосинтеза", заяви Дейли пред Live Science. "Въпреки това горите не могат да сеестерират целия въглероден диоксид, който отделяме в атмосферата чрез изгарянето на изкопаеми горива. Все още е необходимо намаляване на емисиите на изкопаеми горива, за да се избегне натрупването на атмосфера."
В световен мащаб продукцията на парникови газове предизвиква сериозна загриженост. От времето, когато индустриалната революция започна до 2009 г., атмосферните нива на CO2 са се увеличили почти 38 процента, а нивата на метан са се увеличили с огромни 148 процента, според НАСА, и по-голямата част от това увеличение е през последните 50 години. Заради глобалното затопляне 2016 г. беше най-топлата година в рекорда, а с 2018 г. на път за четвърта най-топла, 20 от най-горещите години на запис са всички след 1998 г., според Световната метеорологична организация.
"Затоплянето, което наблюдаваме, влияе на атмосферната циркулация, което влияе върху моделите на валежите в световен мащаб", казва Йозеф Верн, доцент в катедрата по геология и планетарни науки в Университета в Питсбърг. "Това ще доведе до големи промени в околната среда и предизвикателства за хората по целия свят."
Бъдещето на нашата планета
Ако настоящите тенденции продължат, учените, правителствените служители и все по-голям брой граждани се опасяват, че най-лошите ефекти от глобалното затопляне - екстремно време, повишаващи се нива на морето, изчезване на растения и животни, подкисляване на океана, големи промени в климата и безпрецедентни социални катаклизми - ще бъдат неизбежно.
В отговор на проблемите, предизвикани от глобалното затопляне от парникови газове, правителството на САЩ създаде план за действие за климата през 2013 г. А през април 2016 г. представители на 73 държави подписаха Парижкото споразумение, международен пакт за борба с изменението на климата, като инвестират в устойчив бъдеще с ниско съдържание на въглеродни емисии, съгласно Рамковата конвенция на ООН за изменението на климата (UNFCCC). САЩ беше включен сред страните, които се съгласиха на споразумението през 2016 г., но започнаха производство за оттегляне от Парижкото споразумение през юни 2017 г.
Според EPA, емисиите на парникови газове са били с 12 процента по-ниски през 2016 г., отколкото през 2005 г., отчасти поради големия спад на изгарянето на изкопаеми горива в резултат на преминаването към природен газ от въглища. По-топлите зимни условия през онези години също намалиха нуждата от много домове и предприятия да се нагряват.
Изследователи по целия свят продължават да работят за намиране на начини за намаляване на емисиите на парникови газове и смекчаване на тяхното въздействие. Едно от потенциалните решения на учените е да изсмучат въглеродния диоксид от атмосферата и да го заровят под земята за неопределено време, каза Дина Лийч, доцент по биологични и екологични науки от университета Лонгвуд във Вирджиния.
„Това, което можем да направим, е да сведем до минимум колко въглерод влагаме там и в резултат на това да сведем до минимум температурната промяна“, каза Лийч. "Прозорецът на действие обаче бързо се затваря."
Допълнителни ресурси:
- EPA - Промяна на климата: Основна информация
- НАСА: Глобални промени в климата
- National Geographic - Климатичен етап: Нивото на CO2 на Земята преминава 400 ppm
Тази статия е актуализирана на 3 януари 2019 г. от сътрудника на науката на живо Рейчъл Рос.
